Vad är kvantantal?

I den rådande teoretiska modellen för atomen finns det fyra kvantantal som beskriver elektronernas beteende.Dessa inkluderar de viktigaste, azimuthal-, magnetiska och spinnkvanttalen.Tillsammans ger dessa fyra siffror kvanttillståndet för en elektron.Ett kvanttillstånd är uppsättningen av matematisk information som krävs för att fullständigt beskriva ett visst system av materia och energi, till exempel en atom.Inga två elektroner kan dela samma fyra kvantantal, enligt Pauli -uteslutningsprincipen för kvantmekanik.

Det första av kvantantalet kallas det huvudsakliga kvantantalet.Detta antal, som kan vara alla positiva heltal som börjar med 1, hänvisar till avståndet från en elektronbana från atomkärnan.Till skillnad från planetbanor är emellertid elektroner inte fria att bana på något avstånd.Snarare är de begränsade till omloppsbana vid diskreta energinivåer, eller Quanta mdash; en central princip för kvantmekanik.I likhet med planetbanor, å andra sidan, har elektroner som kretsar längre från kärnan högre kinetisk energi.

Det azimutala kvantantalet betyder vinkelmomentet för en elektrons atomorbital.Detta nummer berättar något om formen på en elektronbana runt kärnan.Elektroner kan kretsa i mer eller mindre sfäriska svärmar runt kärnan, eller de kan uppvisa mer komplicerat beteende.Idén om en elektron som en fast partikel som kretsar runt kärnan är dock inte korrekt.Osäkerhetsprincipen för kvantmekanik säger att positionen för en elektron är i grunden en fråga om sannolikhet.

Byggande på de andra kvantantalen berättar det magnetiska kvantantalet något om orienteringen av en elektronbana i rymden.Den här egenskapen upptäcktes först när forskare exponerade gaser för magnetfält och sedan observerade hur de interagerade med ljus.Det magnetiska kvantantalet är också relaterat till energinivåerna för en atomorbital.

Slutligen anger spinnkvantumret ett av två spinntillstånd i en elektron.Medan de viktigaste och azimutala kvantantalet skiljer mellan olika orbitalpositioner för en elektron, kan spinnkvantantalet skilja mellan två elektroner i ett annars identiskt kvanttillstånd.Om två elektroner i samma atom har samma tre tidigare kvantantal, måste deras spinnkvanttal är annorlunda.Elektronspinn är inte exakt samma känsla av "snurr" som vanligtvis är tänkt på, men det är en grad av frihet för en elektron.Det kan ta ett av två möjliga värden: -1/2 eller +1/2.