Πώς να προσδιορίσετε έναν κβαντικό αριθμό που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε

Όλα τα αντικείμενα αυτού του σύμπαντος αποτελούνται από άτομα που αποτελούνται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Ο αριθμός των πρωτονίων που έχει ένα άτομο καθορίζει τον τύπο του στοιχείου που σχηματίζεται. Τα νετρόνια είναι ουδέτερα σωματίδια. Όλα τα άτομα του ίδιου στοιχείου έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, αλλά όχι απαραίτητα τον ίδιο αριθμό νετρονίων. Τα ηλεκτρόνια είναι σταθερά υποατομικά σωματίδια με αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Κάθε ηλεκτρόνιο φέρει μία μονάδα αρνητικού φορτίου κάθε φορά και έχει πολύ μικρή μάζα σε σύγκριση με ένα νετρόνιο ή πρωτόνιο. Όταν τα πρωτόνια και τα νετρόνια βρίσκονται στον πυρήνα του ατόμου, τα ηλεκτρόνια είναι διασκορπισμένα γύρω από το άτομο με ομαλό τρόπο βάσει των ενεργειακών τους επιπέδων. Αυτό το επίπεδο ενέργειας αντιπροσωπεύεται από έναν κβαντικό αριθμό.

Ξέρετε ήδη πώς να προσδιορίσετε τους κβαντικούς αριθμούς;

Πώς να προσδιορίσετε τους κβαντικούς αριθμούς

Η θέση των ηλεκτρονίων γύρω από τον ατομικό πυρήνα καθορίζεται από κβαντικούς αριθμούς. Αυτός ο αριθμός δείχνει τη θέση των ηλεκτρονίων στο ατομικό κέλυφος και το υπόστρωμα, τον προσανατολισμό των τροχιακών στο διάστημα, καθώς και την κατεύθυνση περιστροφής των ηλεκτρονίων. Υπάρχουν τέσσερις κβαντικοί αριθμοί που πρέπει να γνωρίζετε: 

  • Κύριος κβαντικός αριθμός ( n )
  • Κβαντικός αριθμός αζιμουθίου ( l )
  • Μαγνητικός κβαντικός αριθμός ( m )
  • Αριθμός Spin κβαντική ( s )

Ο κβαντικός αριθμός είναι επίσης ένα από τα χαρακτηριστικά του κβαντικού μηχανικού ατομικού μοντέλου ή του λεγόμενου σύγχρονου ατομικού μοντέλου που επινοήθηκε από έναν φυσικό, Ernest Schrodinger. Πριν καταλάβουμε πώς να προσδιορίσουμε τους κβαντικούς αριθμούς, ας γνωρίσουμε τους τύπους των κβαντικών αριθμών

Κύριος κβαντικός αριθμός

Ο κύριος κβαντικός αριθμός δηλώνεται με το γράμμα n . Αυτός ο αριθμός θα δείξει το μέγεθος της τροχιακής και της ενεργειακής στάθμης του ηλεκτρονίου, που ονομάζεται ατομικό κέλυφος. Αυτός ο κβαντικός αριθμός έχει τιμή 1,2,3,4,… και ούτω καθεξής. 

Κβαντικός αριθμός αζιμουθίου

Ο κβαντικός αριθμός αζιμουθίου έχει το σύμβολο γράμμα l . Αυτός ο αριθμός είναι χρήσιμος για την ένδειξη του σχήματος της τροχιακής και της υπο-ενέργειας υπο-επιπέδων του ηλεκτρονίου (που υποδηλώνεται με s, p, d, f). Αυτός ο κβαντικός αριθμός έχει μια τιμή υπό την προϋπόθεση ότι s = 0, p = 1, d = 2, f = 3. Αυτή η τιμή θα δείξει σε ποιο υποκύτταρο βρίσκεται το ηλεκτρόνιο.

Μαγνητικοί κβαντικοί αριθμοί

Οι μαγνητικοί κβαντικοί αριθμοί σημειώνονται με το γράμμα m . Αυτός ο αριθμός δείχνει τη θέση του τροχιακού σε σχέση με άλλα τροχιακά στο ατομικό υπόστρωμα Και έχει τις ακόλουθες προϋποθέσεις:

Κβαντικός αριθμός αζιμουθίου (l) Τροχιακά σημάδια Μαγνητικός κβαντικός αριθμός (m)  Επισκόπηση της τροχιάς Αριθμός τροχιακής
0 μικρό 0 1
1 Π -1, 0, +1 ▢▢▢ 3
2 ρε -2, -1, 0, +1, +2 ▢▢▢▢▢ 5
3 φά -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 ▢▢▢▢▢▢▢ 7

Πηγή: formula.co.id

Κβαντικός αριθμός περιστροφής

Έχοντας το σύμβολο s , αυτός ο αριθμός δείχνει την κατεύθυνση περιστροφής του ηλεκτρονίου στον άξονά του (περιστροφή). Υπάρχουν μόνο δύο πιθανές κατευθύνσεις περιστροφής ηλεκτρονίων, δηλαδή δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα. Ένα τροχιακό μπορεί να καταληφθεί μόνο από δύο ηλεκτρόνια, οπότε τα δύο ηλεκτρόνια πρέπει να έχουν αντίθετες περιστροφές Έτσι, η τιμή είναι μεταξύ + ½ ή -½.

Αφού μάθετε ποιοι τύποι κβαντικών αριθμών, τώρα είναι η ώρα να μάθετε πώς να καθορίζετε τους κβαντικούς αριθμούς.

Παράδειγμα προβλημάτων

Πριν προσδιορίσετε έναν κβαντικό αριθμό, πρέπει πρώτα να προσδιορίσετε τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων ενός στοιχείου. Το παράδειγμα είναι:

Το 16 S έχει διαμόρφωση ηλεκτρονίων 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4.

Κατά τον προσδιορισμό των κβαντικών αριθμών, θα λάβουμε την πιο πρόσφατη διαμόρφωση ηλεκτρονίων, δηλαδή:

3ρ 4

Κύριος κβαντικός αριθμός

Από την παραπάνω διαμόρφωση, ο κύριος κβαντικός αριθμός είναι 3. Επειδή ο αριθμός 3 δείχνει το μέγεθος του τροχιακού ή του κελύφους.

Κβαντικός αριθμός αζιμουθίου

p είναι το υπό-κέλυφος του ηλεκτρονίου, έτσι ώστε η τιμή l = 1. Σύμφωνα με τις διατάξεις που:

    • s = 0, 
    • p = 1,
    • d = 2, 
    • f = 3

Μηχανικός κβαντικός αριθμός :

Δεδομένου ότι είναι στο υποσύνολο p, ο κβαντικός αριθμός θα είναι μεταξύ -1, 0, +1. Για να το προσδιορίσουμε αυτό, ας σχεδιάσουμε το τροχιακό πλαίσιο. Συνήθως μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε βέλη κατεύθυνσης για να συμπληρώσουμε αυτό το πλαίσιο.

Γεμίστε κάθε κουτί με το βέλος στραμμένο προς τα πάνω και, στη συνέχεια, γεμίστε το με το βέλος προς τα κάτω.

Ο αριθμός 4 του 3p4 είναι ο αριθμός των βελών που πρέπει να συμπληρώσετε. Για να έχετε αποτελέσματα όπως αυτό:

↑ ↓
-1 0 +1

Το τέταρτο βέλος είναι στο τετράγωνο -1, οπότε ο κβαντικός μηχανικός αριθμός αυτού του ηλεκτρονίου είναι m = -1

Κβαντικός αριθμός περιστροφής:

Το βέλος που δείχνει προς τα πάνω έχει την τιμή + ½, ενώ το βέλος που δείχνει προς τα κάτω είναι -½. Από το παραπάνω αποτέλεσμα, το τελευταίο βέλος είναι αυτό που βλέπει προς τα κάτω, οπότε η τιμή του κβαντικού αριθμού περιστροφής είναι s = -½. 

Λοιπόν, αυτός είναι ο τρόπος προσδιορισμού των κβαντικών αριθμών που μπορούν να σας βοηθήσουν στην επίλυση προβλημάτων κβαντικών αριθμών. Έχετε απορίες σχετικά με αυτό; Γράψτε την ερώτησή σας στη στήλη σχολίων και μην ξεχάσετε να μοιραστείτε αυτές τις γνώσεις.