Квантові числа: форми, атомна орбіталя та приклади

Квантове число - це число, яке має спеціальне значення або параметр для опису стану квантової системи.

Спочатку ми могли вивчати деякі прості атомні теорії, такі як теорія Джона Далтона. Однак технологічні розробки призвели до нових теорій про атом.

Раніше ми знали про атомну теорію Нільса Бора, яка стверджує, що атоми можуть рухатися навколо атомного ядра за своєю траєкторією.

Але через кілька років після відкриття теорії дуалізму частинок і хвиль народилася нова атомна теорія, відома як квантова теорія.

Квантова теорія атома вносить суттєві зміни в атомну модель.

У квантовій теорії атоми моделюються у вигляді чисел або так званих квантових чисел . Детальніше, давайте розглянемо, що таке рахунок. квантовий.

попередній

"Квантове число - це число, яке має спеціальне значення або параметр для опису стану квантової системи".

Спочатку цю теорію висунув відомий фізик на ім'я Ервін Шредінгер з теорією, яку часто називають теорією квантової механіки.

Атомною моделлю, яку він вперше вирішив, була модель атома Гідрогену за допомогою хвильового рівняння для отримання біля. квантовий.

З цього числа ми можемо дізнатись про модель атома, починаючи з атомних орбіталей, що описують нейтрони та електрони в них та поведінку атома.

Однак слід зазначити, що модель квантової теорії базується на невизначеності позицій електронів. Електрон не схожий на планету, яка обертається навколо зірки на своїй орбіті. Однак електрони рухаються відповідно до хвильового рівняння, так що положення електрона можна лише «передбачити» або ймовірність відома.

Отже, теорія квантової механіки створює кілька електронних ймовірностей, так що область розсіяних електронів може бути відомою або так званими орбіталями.

Що таке квантове число?

В основному квантове число складається з чотирьох наборів чисел, а саме:

• Основне квантове число (n)
• Азимутове число (л)
• Магнітне число (м)
• Номер (и) спіну.

З чотирьох наборів чисел вище, рівень енергії орбіти, розмір, форма, радіальна ймовірність орбіти або навіть її орієнтація також можуть бути відомі.

Крім того, спінове число може також описувати момент моменту або спін електрона на орбіталі. Для більш детальної інформації ми бачимо по одному складові елементи векселя. квантовий.

1. основне квантове число (n)

Як ми знаємо, основне квантове число описує основну характеристику, яку бачить атом, а саме рівень енергії.

Чим більше значення цього числа, тим більший енергетичний рівень орбіталей має атом.

Також читайте: Асиміляція [Повне]: Визначення, терміни та повні приклади

Оскільки атом має оболонку щонайменше 1, головне квантове число записується як натуральне ціле число (1,2,3, ...).

2. Квантове число азимуту (л)

Після основного квантового числа є числа, які називаються bil. квантовий азимут.

Азимутове квантове число описує орбітальну форму, яку має атом. Форма орбіти відноситься до місця розташування або підраковини, яку може займати електрон.

У письмовій формі це число записується шляхом віднімання рахунку. головний квант з одиницею (l = n-1).

Якщо атом має 3 оболонки, то азимутальне число дорівнює 2 або іншими словами є 2 під оболонки, де можуть бути присутні електрони.

3. Квантове магнітне число (м)

Після знання форми орбітали з азимутальним числом, орієнтацію орбіталі можна побачити також за допомогою bi. квантово-магнітна.

Розглянута орбітальна орієнтація - це положення або напрямок орбіталі, яке має атом. Орбіталя має принаймні плюс і мінус значення свого азимутального числа (m = ± l).

Припустимо, атом має число l = 3, тоді магнітне число дорівнює (m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3), або іншими словами, атом може мати 7 типів орієнтації.

4. Квантові числа (спіни)

В основному, електрони мають внутрішню ідентичність, яка називається кутовим моментом або тим, що зазвичай називають спіном.

Потім ця тотожність описується числом, яке називається спіновим квантовим числом.

Описане значення - це лише позитивне чи негативне значення віджиму або загальновідоме як обертання вгору і обертання вниз.

Отже, біл. спіновий квант складається лише з (+1/2 та -1/2). Якщо рахунок. квант має спінове число +1/2, тому електрони мають орієнтацію спіну вгору.

Нижче наведено приклад таблиці квантових чисел, щоб ви могли зрозуміти більше про рахунки. квантовий.

Атомна орбітальна

Раніше ми дізналися, що орбіталь - це місце або простір, яке може займати атом.

Щоб ви могли зрозуміти орбіталі, давайте розглянемо зображення нижче.

Малюнок вище - це форма орбітали атома. Стрілка на зображенні вище показує орбіталь або простір, який може займати електрон.

З малюнка вище ми бачимо, що атом має два простори, які можуть займати електрони.

Атом має чотири типи під оболонок, а саме s, p, d і f під оболонок. Оскільки підоболонки на атомі різні, форма орбіталей також різна.

Далі подано кілька описів орбіталей, якими володіє атом.

Електронна конфігурація

Дізнавшись про те, як моделювати атом відповідно до квантово-механічної теорії, ми обговоримо конфігурацію або розташування електронів на атомних орбіталях.

Також читайте: Рівняння абсолютних значень (Повне пояснення та приклади проблем)

Існують три основні правила, які складають основу розташування електронів в атомах. Три правила:

1. Принцип Ауфбау

Принцип Ауфбау - це правило розташування електронів, при якому електрони спочатку займають орбітали з найнижчим рівнем енергії.

Щоб ви не заплуталися, малюнок нижче - це правила розташування згідно з Принципом Ауфбау.

2. Заборона Паулі

Кожне розташування електронів може заповнюватись від найнижчого рівня орбітальної енергії до найвищого.

Однак Паулі підкреслював, що в одному атомі неможливо складатися з двох електронів, що мають однакове квантове число. Кожну орбіталь можуть займати лише два типи електронів, що мають протилежні спіни.

3. Правило гундів

Якщо електрон заповнюється на тому ж рівні орбітальної енергії, то розміщення електронів починається із заповнення розкручених електронів спочатку на кожній орбіталі, починаючи з низького рівня енергії. Потім приступайте до заповнення закруткою.

Електронна конфігурація також часто спрощується елементами благородних газів, як показано вище.

Крім того, були виявлені також аномалії в електронній конфігурації, такі як у d-оболонці. У d-оболонці електрони, як правило, наполовину заповнені або повністю заповнені. Тому атомна конфігурація Cr має конфігурацію ₂₄ Cr: [Ar] 4s13d5.

Приклад проблем

Ось кілька зразків запитань, щоб краще зрозуміти цифри. квантовий

Приклад 1

Електрон має значення головного квантового числа (n) = 5. Визначте кожну купюру. інший квант?

Відповідь

 Значення n = 5
Значення l = 0,1,2 та 3
Значення m = від -1 до +1
Для значення l = 3 значення m = - 3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 

Приклад 2

Знайдіть електронну конфігурацію та електронну діаграму атома елемента ₃₂ Ge

Відповідь

₃₂ Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 або [Ar] 4s2 3d10 4p2

Приклад 3

Знайдіть електронну конфігурацію та електронну діаграму іона ₈ O2−

Відповідь

₈ O2−: 1s2 2s2 2p6 або [He] 2s2 2p6 або [Ne] (додано 2 електрони: 2s2 2p4 + 2)

Приклад 4

Визначте головне, азимут та магнітні квантові числа, які може мати електрон, що займає 4-й енергетичний підрівень.

Відповідь

n = 4 і l = 3. Якщо l = 2, то m = -3-2, -1, 0, +1, + 2 + 3 +

Приклад 5

Визначте рахунок. квантовий елемент ₂₈ Ni

Відповідь

₂₈ Ni = [Ar] 4s2 3d8