Innehåll
Kvantantal är värden som beskriver energin eller energitillståndet för en atoms elektron. Siffrorna indikerar en elektronns spinn, energi, magnetiskt ögonblick och vinkelmoment. Enligt Purdue University kommer kvanttal från Bohr-modellen, Schrödingers Hw = Ew-vågekvation, Hunds regler och Hund-Mulliken-omloppsteorin. För att förstå kvantantalet som beskriver elektronerna i en atom är det bra att känna till relaterade fysiska och kemiiska termer och principer.
Huvudkvantantal
Elektroner snurrar i atomskal som kallas orbitaler. Karaktäriserat av "n" identifierar det viktigaste kvantumret avståndet från en atom till en elektron, kärnans storlek och den azimutala vinkelmoment, som är det andra kvanttalet representerat av "ℓ." Det huvudsakliga kvanttalet beskriver också orbitalens energi eftersom elektroner är i ett konstant rörelsetillstånd, har motsatta laddningar och dras till kärnan. Orbitaler där n = 1 är närmare kärnan i en atom än de där n = 2 eller ett högre tal. När n = 1 är en elektron i jordtillstånd. När n = 2 är orbitalerna i ett upphetsat tillstånd.
Vinkelformigt kvantantal
Representerat av "ℓ", det vinklade eller azimutala kvantnumret identifierar formen på ett kretslopp. Det säger också vilket suborbital eller atomskal som du kan hitta en elektron i. Purdue University säger att orbitaler kan ha sfäriska former där ℓ = 0, polära former där ℓ = 1 och klöverblad där shapes = 2. En klöverblad som har ett extra kronblad definieras av ℓ = 3. Orbitaler kan ha mer komplexa former med ytterligare kronblad. Vinkelformiga kvanttal kan ha valfritt heltal mellan 0 och n-1 för att beskriva formen på ett kretslopp. När det finns sub-orbitaler, eller sub-skal, representerar en bokstav varje typ: “s” för ℓ = 0, “p” för ℓ = 1, “d” för ℓ = 2 och “f” för ℓ = 3. Orbitaler kan ha fler underskal som resulterar i ett större vinkelkvantantal. Ju större värdet på underskalet, desto mer spänning är det. När ℓ = 1 och n = 2, är underskalet 2p eftersom siffran 2 representerar det huvudsakliga kvantumret och p representerar underskalet.
Magnetiskt kvantantal
Det magnetiska kvantantalet, eller "m", beskriver en orbital orientering baserad i dess form (ℓ) och energi (n). I ekvationer ser du det magnetiska kvantantalet som kännetecknas av små bokstäverna M med ett subscript ℓ, m_ {ℓ}, som säger orienteringen av orbitalerna inom en undernivå. Purdue University säger att du behöver det magnetiska kvantantalet för alla former som inte är en sfär, där ℓ = 0, eftersom sfärer bara har en riktning. Å andra sidan kan "kronbladen" hos en orbital med en klöverblad eller polär form möta olika riktningar, och det magnetiska kvantantalet berättar vilket sätt de vetter mot. I stället för att ha i följd positiva integrala tal kan ett magnetiskt kvantantal ha integrerade värden på -2, -1, 0, +1 eller +2. Dessa värden delar upp underhöljen i enskilda orbitaler som bär elektronerna. Dessutom har varje subskal 2 + 1 orbital. Därför har sub-shell s, som är lika med vinkelkvantantalet 0, en orbital: (2x0) + 1 = 1. Underskalet d, som är lika med vinkelkvanttalet 2, skulle ha fem orbitaler: (2x2) + 1 = 5.
Snurra kvantantal
Pauli-uteslutningsprincipen säger att inga två elektroner kan ha samma n, ℓ, m eller s-värden. Därför kan endast högst två elektroner vara i samma kretslopp. När det finns två elektroner i samma kretslopp måste de snurra i motsatta riktningar, eftersom de skapar ett magnetfält. Spinnkvantantalet, eller s, är den riktning som en elektron snurrar. I en ekvation kan du se att detta nummer representeras av en liten bokstav och en liten bokstav med små bokstäver, eller m_ {s}. Eftersom en elektron endast kan snurra i en av två riktningar - medsols eller moturs - är siffrorna som representerar s +1/2 eller -1/2. Forskare kan hänvisa till snurret som "upp" när det är moturs, vilket innebär att spinnkvantantalet är +1/2. När rotationen är "ned" har den ett m_ {s} värde på -1/2.