Квантовые числа: формы, атомная орбиталь и примеры

Квантовое число - это число, которое имеет особое значение или параметр для описания состояния квантовой системы.

Вначале мы, возможно, изучали некоторые простые атомные теории, такие как теория Джона Дальтона. Однако технологические разработки привели к появлению новых теорий об атоме.

Ранее мы знали об атомной теории Нильса Бора, согласно которой атомы могут двигаться вокруг атомного ядра по своей траектории.

Но несколько лет спустя после открытия теории корпускулярно-волнового дуализма родилась новая атомная теория, известная как квантовая теория.

Квантовая теория атома вносит существенные изменения в модель атома.

В квантовой теории атомы моделируются в виде чисел или так называемых квантовых чисел . Для более подробной информации давайте разберемся, что такое билл. квант.

предварительный

«Квантовое число - это число, которое имеет особое значение или параметр для описания состояния квантовой системы».

Сначала эту теорию выдвинул известный физик Эрвин Шредингер с теорией, которую часто называют теорией квантовой механики.

Модель атома, которую он впервые решил, была модель атома водорода через волновое уравнение, чтобы получить bil. квант.

Из этого числа мы можем узнать о модели атома, исходя из атомных орбиталей, которые описывают нейтроны и электроны в них, а также поведение атома.

Однако следует отметить, что модель квантовой теории основана на неопределенности положения электронов. Электрон не похож на планету, вращающуюся вокруг звезды по своей орбите. Однако электроны движутся согласно волновому уравнению, так что положение электрона можно только «предсказать» или известна вероятность.

Следовательно, теория квантовой механики производит несколько вероятностей электронов, так что объем рассеянных электронов может быть известен или так называемые орбитали.

Что такое квантовое число?

По сути, квантовое число состоит из четырех наборов чисел, а именно:

• Главное квантовое число (n)
• Азимутальное число (l)
• Магнитный номер (м)
• Номер (а) спина.

Из четырех наборов чисел, приведенных выше, также можно узнать уровень орбитальной энергии, размер, форму, орбитальную радиальную вероятность или даже ее ориентацию.

Кроме того, спиновое число может также описывать угловой момент или спин электрона на орбитали. Для более подробной информации мы рассмотрим элементы, из которых состоят купюры, один за другим. квант.

1.Основное квантовое число (n)

Как мы знаем, главное квантовое число описывает главную характеристику атома, а именно уровень энергии.

Чем больше значение этого числа, тем больше энергетический уровень орбиталей атома.

Также прочтите: Ассимиляция [Завершено]: определение, термины и полные примеры

Так как атом имеет оболочку не менее 1, главное квантовое число записывается как положительное целое число (1,2,3,….).

2. Азимутальное квантовое число (l)

После основного квантового числа идут числа, которые называются bil. квантовый азимут.

Азимутальное квантовое число описывает орбитальную форму атома. Орбитальная форма относится к местоположению или подоболочке, которую может занимать электрон.

В письменной форме это число записывается путем вычитания билл. главный квант с единицей (l = n-1).

Если у атома 3 оболочки, то азимутальное число равно 2 или, другими словами, есть 2 подоболочки, где могут присутствовать электроны.

3.Квантовое магнитное число (м)

Зная форму орбитали с азимутальным числом, ориентацию орбитали также можно увидеть с помощью bi. квантовый магнитный.

Рассматриваемая орбитальная ориентация - это положение или направление орбитали атома. Орбиталь имеет как минимум плюс и минус значение своего азимутального числа (m = ± l).

Предположим, что у атома номер l = 3, тогда магнитное число (m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3) или, другими словами, атом может иметь 7 типов ориентации.

4. квантовое число (а) спина

По сути, электроны имеют внутреннюю идентичность, называемую угловым моментом или тем, что обычно известно как спин.

Эта идентичность затем описывается числом, называемым квантовым числом спина.

Описываемое значение - это только положительное или отрицательное значение вращения или обычно известное как вращение вверх и вниз.

Следовательно, bil. квант спина состоит только из (+1/2 и -1/2). Если билл. квант имеет спиновое число +1/2, поэтому электроны имеют ориентацию со спином вверх.

Ниже приведен пример таблицы квантовых чисел, чтобы вы могли больше разбираться в счетах. квант.

Атомная орбиталь

Ранее мы узнали, что орбиталь - это место или пространство, которое может занимать атом.

Чтобы вы могли понять орбитали, давайте посмотрим на изображение ниже.

Картинка выше - одна из форм орбитали атома. Стрелка на изображении выше показывает орбиталь или пространство, которое может занять электрон.

Из рисунка выше мы видим, что в атоме есть два пространства, которые могут быть заняты электронами.

У атома есть четыре типа подоболочки, а именно подоболочки s, p, d и f. Поскольку подоболочки на атоме разные, форма орбиталей также отличается.

Ниже приведены некоторые описания орбиталей атома.

Электронная конфигурация

Узнав о том, как моделировать атом в соответствии с квантовой теорией, мы обсудим конфигурацию или расположение электронов на атомных орбиталях.

Также прочтите: Уравнения абсолютных значений (полное объяснение и примеры проблем)

Есть три основных правила, которые лежат в основе расположения электронов в атомах. Вот три правила:

1. Принцип Ауфбау

Принцип Ауфбау - это правило расположения электронов, согласно которому электроны сначала занимают орбитали с самым низким уровнем энергии.

Чтобы вы не запутались, на картинке ниже показаны правила расстановки в соответствии с принципом Ауфбау.

2. Запрет Паули

Каждое расположение электронов может заполняться от самого низкого уровня орбитальной энергии до самого высокого.

Однако Паули подчеркнул, что в одном атоме невозможно состоять из двух электронов с одинаковым квантовым числом. Каждая орбиталь может быть занята только двумя типами электронов с противоположными спинами.

3. Правило Хунда

Если электрон заполняется на том же уровне орбитальной энергии, то размещение электронов начинается с заполнения электронами со спином вверх сначала на каждой орбитали, начиная с низкого энергетического уровня. Затем продолжайте заливку с замедлением.

Электронная конфигурация также часто упрощается с помощью элементов из благородных газов, как показано выше.

Кроме того, были обнаружены аномалии электронной конфигурации, например, в подоболочке d. В подоболочке d электроны имеют тенденцию быть заполненными наполовину или полностью. Следовательно, атомная конфигурация Cr имеет конфигурацию ₂₄ Cr: [Ar] 4s13d5.

Пример проблем

Вот несколько примеров вопросов, чтобы лучше понять числа. квант

Пример 1

Электрон имеет значение главного квантового числа (n) = 5. Определите каждую купюру. другой квант?

Ответ

 Значение n = 5
Значение l = 0,1,2 и 3
Значение m = от -1 до +1.
Для значения l = 3 значение m = - 3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 

Пример 2

Найдите электронную конфигурацию и электронную схему атома ₃₂ Ge

Ответ

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

Пример 3

Найдите электронную конфигурацию и электронную диаграмму иона ₈ O2−

Ответ

₈ O2−: 1s2 2s2 2p6 или [He] 2s2 2p6 или [Ne] (добавлено 2 электрона: 2s2 2p4 + 2)

Пример 4

Определите главное, азимутальное и магнитное квантовые числа, которые может иметь электрон, занимающий подуровень энергии 4d.

Ответ

n = 4 и l = 3. Если l = 2, то m = -3-2, -1, 0, +1, + 2 + 3 +

Пример 5

Определите билл. квантовый элемент ₂₈ Ni

Ответ

₂₈ Ni = [Ar] 4s2 3d8