Hvad er kvantetal?

I den fremherskende teoretiske model af atomet er der fire kvantetal, der beskriver elektronernes opførsel.Disse inkluderer de vigtigste, azimuthale, magnetiske og spin kvantetal.Sammen giver disse fire numre kvantetilstanden for et elektron.En kvantetilstand er det sæt matematiske oplysninger, der kræves for fuldt ud at beskrive et bestemt system af stof og energi, såsom et atom.Ingen to elektroner kan dele de samme fire kvantetal, ifølge Pauli -ekskluderingsprincippet om kvantemekanik.

Den første af kvantetalene kaldes det vigtigste kvantetal.Dette nummer, der kan være ethvert positivt heltal, der begynder med 1, henviser til afstanden til en elektrons bane fra atomkernen.I modsætning til planetariske kredsløb er elektroner imidlertid ikke fri til kredsløb på nogen afstand.Snarere er de begrænset til kredsløb på diskrete energiniveauer eller Quanta Mdash; et centralt princip af kvantemekanik.I lighed med planetariske kredsløb har elektroner, der kredser længere fra kernen, højere kinetisk energi.

Det azimuthale kvanteantal betegner vinkelmomentumet for en elektrons atomorbital.Dette nummer fortæller noget om formen på en elektrons bane omkring kernen.Elektroner kan kredse i mere eller mindre sfæriske sværme omkring kernen, eller de kan udvise mere kompliceret opførsel.Ideen om en elektron som en solid partikel, der kredserer kernen, er imidlertid ikke korrekt.Usikkerhedsprincippet om kvantemekanik siger, at placeringen af en elektron er grundlæggende et spørgsmål om sandsynlighed.

Bygning på de andre kvantetal fortæller det magnetiske kvantetal noget om orienteringen af en elektrons orbital i rummet.Denne egenskab blev først opdaget, da forskere udsatte gasser for magnetiske felter og observerede derefter den måde, de interagerede med lys på.Det magnetiske kvantetal er også relateret til energiniveauet for en atomisk orbital.

Endelig specificerer spin -kvantetalet en af to spintilstande af et elektron.Mens rektor og azimuthal kvantetal skelner mellem forskellige orbitale positioner af et elektron, kan spin -kvantetalet skelne mellem to elektroner i en ellers identisk kvantetilstand.Hvis to elektroner i det samme atom har de samme tre tidligere kvantetal, skal deres spin -kvantetal være forskellige.Elektronspin er ikke nøjagtigt den samme følelse af "spin", der ofte tænkes på, men det er en grad af frihed for en elektron.Det kan påtage sig en af to mulige værdier: -1/2 eller +1/2.