Jakie są liczby kwantowe?

W dominującym modelu teoretycznym atomu istnieją cztery liczby kwantowe opisujące zachowanie elektronów.Należą do nich liczby główne, azymutalne, magnetyczne i spinowe.Razem te cztery liczby podają stan kwantowy elektronu.Stan kwantowy to zbiór informacji matematycznych wymaganych do pełnego opisania określonego systemu materii i energii, takiego jak atom.Zgodnie z zasadą wykluczenia Pauliego nie może mieć tych samych czterech liczb kwantowych.

Pierwsza z liczb kwantowych nazywa się główną liczbą kwantową.Liczba ta, która może być dowolną liczbą całkowitą, która zaczyna się od 1, odnosi się do odległości orbity elektronu od jądra atomowego.Jednak w przeciwieństwie do orbit planetarnych elektronów nie są swobodne orbity w żadnej odległości.Raczej ograniczają się do orbity na dyskretnych poziomach energii lub kwant i mdash; centralna zasada mechaniki kwantowej.Z drugiej strony, podobnie jak orbity planetarne, elektron krążący dalej od jądra mają wyższą energię kinetyczną.

azymutalna liczba kwantowa oznacza pęd kątowy orbity atomowej elektronu.Ta liczba mówi coś o kształcie orbity elektronu wokół jądra.Elektrony mogą orbitować w mniej więcej sferycznych rolach wokół jądra lub mogą wykazywać bardziej skomplikowane zachowanie.Idea elektronu jako cząstki stałej krążącej krążąca do jądra jest jednak nieprawidłowa.Zasada niepewności mechaniki kwantowej stwierdza, że pozycja elektronu jest zasadniczo kwestią prawdopodobieństwa.

Opierając się na innych liczbach kwantowych, magnetyczny numer kwantowy mówi coś o orientacji orbity elektronów w przestrzeni.Ta właściwość została po raz pierwszy odkryta, gdy naukowcy wystawili gazy na pola magnetyczne, a następnie zaobserwowali sposób, w jaki oddziaływali ze światłem.Magnetyczna liczba kwantowa jest również związana z poziomami energii orbity atomowej.

Wreszcie liczba kwantowa spinu określa jeden z dwóch stanów spinów elektronu.Podczas gdy główne i azymutalne liczby kwantowe rozróżniają różne pozycje orbitalne elektronu, liczba kwantowa spin może rozróżniać dwa elektronę w identycznym stanie kwantowym.Jeśli dwa elektrony w tym samym atomie mają te same trzy poprzednie liczby kwantowe, ich liczby kwantowe spinu muszą być różne.Spin elektronowy nie jest dokładnie tym samym poczuciem „wirowania”, o którym powszechnie się myśli, ale jest jednym stopniem swobody elektronu.Może przyjąć jedną z dwóch możliwych wartości: -1/2 lub +1/2.