Mik azok a kvantumszámok?

Az atom uralkodó elméleti modelljében négy kvantumszám leírja az elektronok viselkedését.Ide tartoznak a fő, azimutális, mágneses és spin kvantumszámok.Ez a négy szám együttesen ad egy elektron kvantumállapotát.A kvantumállapot a matematikai információk halmaza, amely ahhoz szükséges, hogy egy bizonyos anyag és energia rendszer, például egy atom.A kvantummechanika Pauli kizárási elve szerint két elektron nem oszthatja meg ugyanazt a négy kvantumszámot.

A kvantumszámok első részét a fő kvantumszámnak nevezzük.Ez a szám, amely bármilyen pozitív egész számmal kezdődik, az 1 -mel kezdődik, az elektron pályájának távolságára utal az atommagtól.A bolygópályáktól eltérően azonban az elektronok nem szabadon lehetnek pályára.Inkább a diszkrét energiaszinten, vagy a kvantummechanika központi tételének diszkrét energiaszintén történő pályára korlátozódnak.A bolygópályákhoz hasonlóan, másrészt a magból távolabb keringő elektronok nagyobb kinetikus energiával rendelkeznek.

Az azimutális kvantumszám jelzi az elektron atompályájának szögmozgását.Ez a szám elmond valamit az elektron pályájának alakjáról a mag körül.Az elektronok többé -kevésbé gömb alakú rajkon keringhetnek a mag körül, vagy bonyolultabb viselkedést mutathatnak.Az elektron, mint szilárd részecske gondolata, amely a magot kering, azonban nem helyes.A kvantummechanika bizonytalansági elve kimondja, hogy az elektron helyzete alapvetően valószínűség kérdése.

A többi kvantumszám felépítése során a mágneses kvantumszám mond valamit az elektron keringésének űrben történő orientációjáról.Ezt az ingatlant először fedezték fel, amikor a tudósok a gázokat mágneses mezőknek tették ki, majd megfigyelték, ahogyan a fényben kölcsönhatásba léptek.A mágneses kvantumszám az atomi pályák energiaszintjéhez is kapcsolódik.

Végül, a centrifugálási kvantumszám meghatározza az elektron két spin állapotának egyikét.Míg a fő és azimutális kvantumszámok megkülönböztetik az elektron különböző orbitális helyzetét, a centrifugálási kvantumszám megkülönböztethető két elektron között egyébként azonos kvantumállapotban.Ha két ugyanazon atomban lévő elektronnak ugyanaz a három korábbi kvantumszáma, akkor a centrifugálási kvantumszámuknak eltérőnek kell lennie.Az elektron spin nem pontosan ugyanaz a „centrifugálás”, amelyre általában gondolnak, de az elektron egyfokú szabadsága.Ez a két lehetséges érték egyikét: -1/2 vagy +1/2.