Kuantum Sayılarının Tanımı

Candela Rocio Barbisan | Aralık 2021
Kimya Mühendisi

Kuantum sayılar, harfin konumuna bağlı olarak harflerle temsil edilen bir sayı kümesidir. elektron atıfta bulunulan, farklı almak değerler olası bir aralıkta. şimdi gidiyoruz betimlemek her biri ve belirlemek istediğimiz elektrona göre nasıl uygulandıklarına dair örnekler göreceğiz.

Baş kuantum sayısı ("n")

yakından ilişkilidir Enerji elektronun sahip olduğu şeydir. “n” ne kadar yüksekse, enerji de o kadar yüksek olur, çünkü bu sayı yörüngenin büyüklüğü ile ilgilidir. Matematiksel olarak bize elektronun bulunduğu periyodu söyler ve elementlerin elektronik konfigürasyonlarından da bildiğimiz gibi. Periyodik tablo, fiziksel olarak yediye kadar var seviyeler enerjinin. Bu nedenle, "n", duruma bağlı olarak birden yediye kadar değişebilir. mesafe atomun elektronunun bulunduğu yer.

İkincil veya azimut kuantum sayısı ("ℓ")

Bu numara izin verir tanımlamak elektronun kapladığı enerji alt seviyesi, dolayısıyla yine, azimut kuantum sayısı ne kadar yüksekse, elektronun sahip olduğu enerji de o kadar yüksek olur. Matematiksel olarak "ℓ", Periyodik Tablonun elementlerinin elektron konfigürasyonlarını tanımladığımız "s", "p", "d" ve "f" alt seviyelerini temsil edecektir. Bu yüzden arasında değişen değerler alabilir. sıfır ("n" -1)'e kadar, burada "n" ana kuantum sayısıdır.

Örneğin, n = 1 ise, o zaman ℓ sadece sıfır olabilir, çünkü "s" enerji alt düzeyine karşılık gelir. Oysa n = 2 ise, ℓ hem sıfır hem de bir değerini alabilir, çünkü sırasıyla "s" alt seviyesindeki veya "p" alt seviyesindeki bir elektrona atıfta bulunabiliriz. Bu şekilde şunları tanımlarız: ℓ = 0 enerji alt seviyesi “s” için, ℓ = 1 enerji alt seviyesi “p” için, ℓ = 2 enerji alt seviyesi “d” için ve ℓ = 3 enerji alt seviyesi “f” için.

"n"ye göre, "s", "p", "d" ve "f" enerji alt seviyelerinin orbital ekleyebileceği ve dolayısıyla daha fazla elektron içerebileceği not edilmelidir. Örneğin, n = 1'de, tek bir “s” alt seviyesi ve iki elektron içerebilen tek bir yörünge ile ℓ = 0. n = 2 için, "s" alt düzeyi ile ℓ = 0 veya üç orbital içerebilen ve altı elektronu barındırabilen bir alt düzey "p" ile ℓ = 1.

n = 3 için, ℓ = 0 bir “s” alt seviyesi ile veya ℓ = 1, üç orbital içerebilen bir “p” alt seviyesi ile ve altı elektronu barındırır veya ℓ = 2'yi beş orbital içerebilen ve on tane barındırabilen alt düzey "d" ile elektronlar.

Son olarak, n = 4 için, ℓ = 0 bir “s” alt seviyesi ile veya ℓ = 1, üç orbital içerebilen ve altı elektronu barındırabilen “p” alt seviyesi ile veya ℓ = 2 ile beş orbital içerebilen ve on elektron barındırabilen alt seviye “d” veya yedi yörünge ve on dört ev içerebilen alt seviye “f” ile ℓ = 3 elektronlar.

Bu yörüngeleri uzayda temsil etmek isteseydik, şekilleri aşağıdaki gibi olurdu:

Img: Kimya Tanrı

Manyetik kuantum sayısı ("m")

Bu, yörüngenin uzaydaki yönü ile ilgilidir ve her bir alt seviyenin sahip olduğu yörünge sayısı ile ilgilidir. Bu nedenle aldığı değer "-ℓ" ile "ℓ" arasında değişmektedir. Örneğin, ℓ = 1 için, “p” alt seviyesi 3'e kadar yörünge içerir, bu nedenle “m” -1, 0 veya 1 gibi değerler alır. Benzer şekilde, ℓ = 2 alt düzeyi için "d" en fazla 5 orbital içerir, dolayısıyla "m" olabilir: -2, -1, 0, 1 veya 2. Benzer şekilde ℓ = 0 veya ℓ = 4 için tamamlanır.

Spin kuantum sayısı ("s")

Elektronun manyetik özellikleri ile ilgili olup, elektronun dönüş yönünü belirlemeye yararlar. her biri farklı bir işarete sahip olacağından, aynı yörüngede bulunan elektronlar. Bu nedenle "s" +1/2 veya -1/2 değerini alabilir.

Son enerji seviyesinde bulunan elektronlarındaki kuantum sayılarını belirlemek için örnek olarak Klor'u alalım. Bunun için elektronik konfigürasyonunu bilmemiz gerekiyor, yani: 1s² 2s² 2 P⁶3s²3p⁵. Son seviyenin elektronları, seviye 3'te bulunanlardır, yani: n = 3. Ardından, sırasıyla "s" veya "p" alt seviyelerinde bulunan elektronlar için ℓ = 0 veya ℓ = 1.

Şimdi, ℓ = 0 (3s²), m = 0 ve s, orada bulunan elektronların her birinde sırasıyla +1/2 ve -1/2 değerindedir. için ℓ = 1 (3p⁵), m = -1,0,1, m = -1 ve 0 için orada bulunan elektronların her birinde sırasıyla s +1/2 ve -1/2 değerindeyken, m = 1 olarak gösterilen yörünge iki elektronla tamamlanmamıştır, bu nedenle s = +1/2 veya -1/2, hangisi geleneksel olarak seçilirse onu seçmeliyiz.