Que sont les numéros quantiques?

Dans le modèle théorique dominant de l'atome, il existe quatre nombres quantiques qui décrivent le comportement des électrons.Il s'agit notamment des nombres quantiques principaux, azimutaux, magnétiques et spin.Ensemble, ces quatre nombres donnent l'état quantique d'un électron.Un état quantique est l'ensemble des informations mathématiques nécessaires pour décrire pleinement un certain système de matière et d'énergie, comme un atome.Aucun électrons ne peut partager les quatre mêmes nombres quantiques, selon le principe d'exclusion de Pauli de la mécanique quantique.

Le premier des nombres quantiques est appelé le principal numéro quantique.Ce nombre, qui peut être tout entier positif commençant par 1, fait référence à la distance de l'orbite d'un électron du noyau atomique.Contrairement aux orbites planétaires, cependant, les électrons ne sont pas libres d'orbiter à aucune distance.Ils sont plutôt confinés sur l'orbite à des niveaux d'énergie discrètes, ou quanta mdash; un principe central de mécanique quantique.Semblable aux orbites planétaires, en revanche, les électrons en orbite autour du noyau possèdent une énergie cinétique plus élevée.

Le nombre quantique azimutal signifie le moment angulaire de l'orbitale atomique d'un électron.Ce nombre raconte quelque chose sur la forme de l'orbite d'un électron autour du noyau.Les électrons peuvent orbiter dans des essaims plus ou moins sphériques autour du noyau, ou ils peuvent présenter un comportement plus compliqué.L'idée d'un électron comme une particule solide en orbite autour du noyau n'est cependant pas correcte.Le principe d'incertitude de la mécanique quantique stipule que la position d'un électron est fondamentalement une question de probabilité.

Construire sur les autres nombres quantiques, le nombre quantique magnétique raconte quelque chose sur l'orientation de l'orbital d'un électron dans l'espace.Cette propriété a d'abord été découverte lorsque les scientifiques ont exposé des gaz aux champs magnétiques, puis ont observé la façon dont ils interagissaient avec la lumière.Le nombre quantique magnétique est également lié aux niveaux d'énergie d'une orbitale atomique.

Enfin, le nombre quantique de spin spécifie l'un des deux états de spin d'un électron.Alors que les nombres quantiques principaux et azimutaux distinguent les différentes positions orbitales d'un électron, le nombre quantique de spin peut distinguer deux électrons dans un état quantique par ailleurs identique.Si deux électrons dans le même atome ont les trois mêmes nombres quantiques précédents, leurs nombres quantiques de spin doivent être différents.Le spin d'électrons n'est pas exactement le même sentiment de «rotation» qui est couramment pensé, mais c'est un degré de liberté pour un électron.Il peut prendre l'une des deux valeurs possibles: -1/2 ou + 1 / 2.