Kvantni brojevi: oblici, atomska orbitala i primjeri

kvantni broj

Kvantni broj je broj koji ima posebno značenje ili parametar za opis stanja kvantnog sustava.

Isprva smo možda proučavali neke jednostavne atomske teorije poput teorije Johna Daltona. Međutim, tehnološki razvoj doveo je do novih teorija o atomu.

Prije smo znali za atomsku teoriju Nielsa Bohra koja kaže da se atomi mogu kretati oko atomske jezgre u svojoj putanji.

No, nekoliko godina kasnije, nova atomska teorija poznata kao kvantna teorija rođena je nakon otkrića teorije dualizma čestica-val.

Kvantna teorija atoma pruža značajne promjene u atomskom modelu.

U kvantnoj teoriji atomi se modeliraju u obliku brojeva ili takozvanih kvantnih brojeva . Za više pojedinosti, pogledajmo što je račun. kvantni.

preliminarni

"Kvantni broj je broj koji ima posebno značenje ili parametar za opis stanja kvantnog sustava."

Isprva je ovu teoriju iznio poznati fizičar po imenu Erwin Schrödinger s teorijom koja se često naziva teorijom kvantne mehanike.

Atomski model koji je prvi riješio bio je model atoma vodika pomoću valne jednadžbe za dobivanje bilja. kvantni.

Iz ovog broja možemo znati o modelu atoma polazeći od atomskih orbitala koje opisuju neutrone i elektrone u njima te ponašanje atoma.

Međutim, valja napomenuti da se model kvantne teorije temelji na nesigurnosti položaja elektrona. Elektron nije poput planeta koji kruži oko zvijezde u svojoj orbiti. Međutim, elektroni se kreću prema valnoj jednadžbi tako da se položaj elektrona može samo "predvidjeti" ili je vjerojatnost poznata.

Stoga teorija kvantne mehanike stvara nekoliko vjerojatnosti elektrona tako da opseg raspršenih elektrona može biti poznat ili takozvane orbitale.

Što je zapravo kvantni broj?

U osnovi, kvantni broj sastoji se od četiri skupa brojeva, i to:

  • Glavni kvantni broj (n)
  • Azimutov broj (l)
  • Magnetski broj (m)
  • Broj okretaja.

Iz četiri gornja skupa brojeva također se mogu znati razina energije, veličina, oblik, orbitalna radijalna vjerojatnost orbite ili čak i njegova orijentacija.

Pored toga, spin broj također može opisati kutni moment ili spin elektrona u orbitali. Za više detalja vidimo jedan po jedan sastavne elemente bil. kvantni.

1. Glavni kvantni broj (n)

Kao što znamo, glavni kvantni broj opisuje glavnu karakteristiku viđenu od atoma, odnosno razinu energije.

Što je vrijednost ovog broja veća, atom ima veću energetsku razinu orbitala.

Također pročitajte: Asimilacija [dovršeno]: definicija, pojmovi i cjeloviti primjeri

Budući da atom ima ljusku od najmanje 1, glavni kvantni broj zapisuje se kao pozitivan cijeli broj (1,2,3, ...).

2. Azimutov kvantni broj (l)

Brojevi su iza glavnog kvantnog broja koji se nazivaju bil. kvantni azimut.

Azimutni kvantni broj opisuje orbitalni oblik atoma. Orbitalni oblik odnosi se na mjesto ili podljusku koje elektron može zauzeti.

Pismeno se ovaj broj zapisuje oduzimanjem računa. glavni kvant s jednim (l = n-1).

Ako atom ima 3 ljuske, tada je azimutni broj 2 ili drugim riječima postoje 2 podljuske u kojima elektroni mogu biti prisutni.

3. Kvantni magnetski broj (m)

Nakon poznavanja oblika orbitale s azimutnim brojem, orijentacija orbitale može se vidjeti i s bi. kvantno magnetna.

Predmetna orbitalna orijentacija je položaj ili smjer orbitale koji ima atom. Orbitala ima najmanje plus i minus vrijednost svog azimutnog broja (m = ± l).

Pretpostavimo da atom ima broj l = 3 onda je njegov magnetski broj (m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3) ili drugim riječima atom može imati 7 vrsta orijentacije.

4. Spin kvantni brojevi

U osnovi, elektroni imaju svojstveni identitet koji se naziva kutni moment ili ono što je obično poznato kao spin.

Tada se taj identitet opisuje brojem koji se naziva spin kvantni broj.

Opisana vrijednost samo je pozitivna ili negativna vrijednost okretanja ili uobičajeno poznata kao okretanje prema gore i dolje.

Dakle, bil. spin kvant se sastoji samo od (+1/2 i -1/2). Ako račun. kvant ima spin broj +1/2, tako da se elektroni okreću prema gore.

Ispod je primjer tablice kvantnih brojeva kako biste mogli razumjeti više o računima. kvantni.

kvantni broj

Atomska orbitala

Prethodno smo saznali da je orbitala mjesto ili prostor koji atom može zauzeti.

Da bismo mogli razumjeti orbitale, pogledajmo donju sliku.

kvantni broj

Gornja slika jedan je oblik orbitale atoma. Strelica na gornjoj slici prikazuje orbitalu ili prostor koji bi elektron mogao zauzeti.

Iz gornje slike možemo vidjeti da atom ima dva prostora koja mogu zauzeti elektroni.

Atom ima četiri vrste podljuski, naime s, p, d i f podljuske. Budući da su podljuske na atomu različite, oblik orbitala je također različit.

Slijede neki opisi orbitala koje ima atom.

orbitalni broj

Konfiguracija elektrona

Nakon što znamo kako modelirati atom prema kvantno-mehaničkoj teoriji, raspravit ćemo o konfiguraciji ili rasporedu elektrona u atomskim orbitalama.

Također pročitajte: Jednadžbe apsolutne vrijednosti (cjelovito objašnjenje i primjeri problema)

Tri su glavna pravila koja čine osnovu rasporeda elektrona u atomima. Tri su pravila:

1. Aufbauov princip

Aufbauov princip je pravilo elektronskog rasporeda prema kojem elektroni prvo zauzimaju orbitale s najnižom razinom energije.

Da se ne biste zbunili, donja slika predstavlja pravila rasporeda prema Aufbauovom principu.

2. Paulijeva zabrana

Svaki raspored elektrona može se ispuniti od najniže razine orbitalne energije do najviše.

Međutim, Pauli je naglasio da se u jednom atomu ne može sastojati od dva elektrona koja imaju isti kvantni broj. Svaku orbitalu mogu zauzeti samo dvije vrste elektrona koji imaju suprotne spinove.

3. Pravilo lova

Ako se elektron puni na istoj orbitalnoj razini energije, tada postavljanje elektrona započinje popunjavanjem okrenutih elektrona prvo u svakoj orbitali, počevši od niske razine energije. Zatim nastavite s punjenjem prema dolje.

Konfiguracija elektrona također se često pojednostavljuje s elementima plemenitih plinova kao što je prikazano gore.

Osim toga, nalaze se i anomalije u elektronskoj konfiguraciji, poput one u d-ljusci. U d podljusci elektroni imaju tendenciju da budu napola ispunjeni ili potpuno ispunjeni. Stoga atomska konfiguracija Cr ima konfiguraciju 24 Cr: [Ar] 4s13d5.

Primjer problema

Evo nekoliko primjera pitanja kako biste mogli bolje razumjeti brojke. kvantni

Primjer 1

Elektron ima vrijednost glavnog kvantnog broja (n) = 5. Odredite svaki račun. drugi kvant?

Odgovor

 Vrijednost n = 5

Vrijednost l = 0,1,2 i 3

Vrijednost m = između -1 i +1

Za vrijednost l = 3, vrijednost m = - 3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

Primjer 2

Pronađite elektronsku konfiguraciju i elektronski dijagram atoma elementa 32 Ge

Odgovor

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

Primjer 3

Pronađite elektronsku konfiguraciju i elektronski dijagram iona 8 O2−

Odgovor

8 O2−: 1s2 2s2 2p6 ili [He] 2s2 2p6 ili [Ne] (dodana su 2 elektrona: 2s2 2p4 + 2)

8O

Primjer 4

Odredite glavni, azimut i magnetske kvantne brojeve koje bi elektron koji zauzima 4d energetsku podrazinu mogao imati.

Odgovor

n = 4 i l = 3. Ako je l = 2, tada je m = -3-2, -1, 0, +1, + 2 + 3 +

Primjer 5

Odredite račun. kvantni element 28 Ni

Odgovor

28 Ni = [Ar] 4s2 3d8