İçerik
Kuantum sayılar, bir atomun elektronunun enerjisini veya enerjik durumunu tanımlayan değerlerdir. Rakamlar bir elektronun dönüşünü, enerjisini, manyetik momentini ve açısal momentini gösterir. Purdue Üniversitesi'ne göre, kuantum sayıları Bohr modelinden, Schrödinger'in Hw = Ew dalga denkleminden, Hund kurallarından ve Hund-Mulliken yörünge teorisinden geliyor. Bir atomdaki elektronları tanımlayan kuantum sayılarını anlamak, ilgili fizik ve kimya terimleri ve prensiplerine aşina olmasında yardımcı olur.
Ana kuantum sayısı
Elektronlar orbital denilen atomik kabuklarda dönerler. “N” ile karakterize edilen ana kuantum numarası, bir atomun çekirdeğinden bir elektrona olan mesafeyi, orbitalin boyutunu ve "ℓ" ile gösterilen ikinci kuantum sayısı olan azimut açısal momentumunu tanımlar. Ana kuantum numarası ayrıca, elektronların sabit bir hareket halinde olması, zıt yükleri olması ve çekirdeğe çekilmesi nedeniyle bir yörüngenin enerjisini tanımlar. N = 1'in atom çekirdeğine n = 1 veya daha yüksek olanlardan daha yakın olduğu yörüngeler. N = 1 olduğunda, bir elektron toprak durumundadır. N = 2 olduğunda, orbitaller heyecanlı bir durumdadır.
Açısal Kuantum Numarası
“ℓ” ile temsil edilen açısal veya azimut, kuantum sayısı, bir yörüngenin şeklini tanımlar. Ayrıca size hangi alt orbital veya atom kabuğu katmanının bir elektron bulabildiğini de söyler. Purdue Üniversitesi, orbitallerin ℓ = 0, polar = 1, kutup şekilleri ve lea = 2 olan yonca yaprağı şekillerinin olduğu küresel şekillere sahip olabileceğini söylüyor. Ekstra bir yaprağı olan yonca yaprağı şekli ℓ = 3 ile tanımlanmıştır. Yörüngeler ek yapraklarıyla daha karmaşık şekillerde olabilir. Açısal kuantum sayıları, bir yörüngenin şeklini açıklamak için 0 ile n-1 arasında herhangi bir tam sayıya sahip olabilir. Alt orbitaller veya alt kabuklar olduğunda, bir harf her bir türü temsil eder: ℓ = 0 için “s”, ℓ = 1 için “p”, ℓ = 2 için “d” ve ℓ = 3 için “f”. Yörüngeler daha büyük bir açısal kuantum sayısı ile sonuçlanan daha fazla alt kovana sahip olabilir. Alt kabuğun değeri ne kadar büyükse, o kadar fazla enerji verilir. ℓ = 1 ve n = 2 olduğunda, alt sayı 2p'dir çünkü 2 sayısı asıl kuantum sayısını ve p ise alt kabuğu temsil eder.
Manyetik Kuantum Numarası
Manyetik kuantum numarası veya "m", şekli (ℓ) ve enerjisine (n) dayalı olarak bir yörünge yönelimini tanımlar. Denklemlerde, küçük harf M ile birleştirilmiş ℓ, m_ {ℓ} alt çizgisi ile karakterize edilen manyetik kuantum sayısını göreceksiniz, bu da alt seviyedeki orbitallerin yönelimini gösterir. Purdue Üniversitesi, bir küre olmayan herhangi bir şekil için manyetik kuantum numarasına ihtiyacınız olduğunu belirtir; burada ℓ = 0, çünkü küreler yalnızca bir yönelime sahiptir. Öte yandan, yonca yaprağı veya kutup şeklinde olan bir yörüngenin "yaprakları" farklı yönlere bakabilir ve manyetik kuantum sayısı, hangi yöne karşı karşıya olduklarını söyler. Ardışık pozitif integral sayılara sahip olmak yerine, manyetik bir kuantum sayı -2, -1, 0, +1 veya +2 integral değerlerine sahip olabilir. Bu değerler alt kabukları elektronları taşıyan ayrı yörüngelere böler. Ek olarak, her bir alt kabuk 2ℓ + 1 yörüngeye sahiptir. Bu nedenle, açısal kuantum sayısına 0 eşit olan alt kabuk s, bir yörüngeye sahiptir: (2x0) + 1 = 1. Açısal kuantum 2'ye eşit olan alt kabuk d, beş yörüngeye sahip olacaktır: (2x2) + 1 = 5.
Spin Kuantum Numarası
Pauli Hariç Tutma İlkesi hiçbir iki elektronun aynı n, ℓ, m veya s değerlerine sahip olamayacağını söylüyor. Bu nedenle, aynı yörüngede sadece en fazla iki elektron bulunabilir. Aynı yörüngede iki elektron varsa, manyetik bir alan oluşturdukları için zıt yönlerde dönmeleri gerekir. Spin kuantum numarası veya s, bir elektronun döndüğü yöndür. Bir denklemde, bu sayıyı küçük harf m ve alt harf küçük harf s veya m_ {s} ile görebilirsiniz. Bir elektron yalnızca iki yönden birinde dönebilir - saat yönünde veya saat yönünün tersine - s'yi temsil eden sayılar +1 / 2 veya -1 / 2'dir. Bilim adamları, saat yönünün tersine olduğu zaman, dönüşü "yukarı" olarak tanımlayabilirler; bu, dönüş kuantum sayısının +1 / 2 olduğu anlamına gelir. Döndürme "aşağı" olduğunda, m_ {s} değeri -1/2 olur.