Definicja liczby kwantowej

Lawrence Lawry/Getty Images

Liczba kwantowa to wartość używana podczas opisywania energia poziomy dostępne dla atomy oraz Cząsteczki . jakiś elektron w atomie lub jon ma cztery liczby kwantowe opisujące jego stan i dające rozwiązania Równanie falowe Schrödingera dla atomu wodoru.

Istnieją cztery liczby kwantowe:

• n - główna liczba kwantowa : opisuje poziom energii
• - azymutalny lub liczba kwantowa momentu pędu : opisuje podpowłokę
• mlub m - magnetyczna liczba kwantowa: opisuje orbitę podpowłoki
• m_slub s - spinowa liczba kwantowa : opisuje spin

Wartości liczb kwantowych

Według Zasada wykluczenia Pauliego , żadne dwa elektrony w atomie nie mogą mieć tego samego zestawu liczb kwantowych. Każda liczba kwantowa jest reprezentowana przez wartość połówkową lub całkowitą.

• Główna liczba kwantowa to liczba całkowita będąca liczbą powłoki elektronu. Wartość wynosi 1 lub więcej (nigdy 0 lub ujemna).
• Liczba kwantowa momentu pędu jest liczbą całkowitą, która jest wartością orbity elektronu (na przykład s=0, p=1). ℓ jest większe lub równe zero i mniejsze lub równe n-1.
• Magnetyczna liczba kwantowa to orientacja orbitali o wartościach całkowitych w zakresie od -ℓ do ℓ. Tak więc dla orbitalu p, gdzie ℓ=1, m może mieć wartości -1, 0, 1.
• Liczba kwantowa spinu to połówkowa liczba całkowita, która wynosi -1/2 (zwana „spin down”) lub 1/2 (zwana „spin up”).

Przykład liczby kwantowej

W przypadku zewnętrznych elektronów walencyjnych atomu węgla, elektrony znajdują się na orbicie 2p. Cztery liczby kwantowe użyte do opisania elektronów to n=2, ℓ=1, m=1, 0 lub -1 oraz s=1/2 (elektrony mają spiny równoległe).

Nie tylko dla elektronów

Podczas gdy liczby kwantowe są powszechnie używane do opisu elektronów, mogą być używane do opisu nukleonów (protonów i neutronów) atomu lub cząstek elementarnych.