Квантовые числа
Квантовые числа — это четыре числа, которые задают допустимое состояние электрона в атоме: его энергетический уровень, форму и ориентацию орбитали, а также спин.
Квантовые числа описывают состояние электрона, а не его точную траекторию. Электрон находится на одном из энергетических уровней, а положение в атоме задаётся волновой функцией, связанной с орбиталью.
Четыре квантовых числа
- Главное квантовое число \(n=1,2,3,\ldots\) определяет энергетический уровень и средний размер электронной оболочки.
- Орбитальное квантовое число \(l=0,1,2,\ldots,n-1\) определяет форму орбитали и величину орбитального момента импульса. Значения \(l=0,1,2,3\) обозначают подуровни \(s,p,d,f\).
- Магнитное квантовое число \(m_l=-l,-l+1,\ldots,0,\ldots,l\) определяет ориентацию орбитали. Всего для данного \(l\) существует \(2l+1\) значений.
- Спиновое квантовое число \(m_s=+\frac{1}{2}\) или \(-\frac{1}{2}\) характеризует собственный момент импульса электрона — спин.
Для электрона на подуровне \(3p\): \(n=3\), \(l=1\). Поэтому \(m_l\) может быть \(-1\), \(0\) или \(+1\), а \(m_s\) — \(+\frac{1}{2}\) или \(-\frac{1}{2}\). На подуровне \(3p\) находятся три орбитали, каждая вмещает по два электрона, то есть всего шесть.
Квантовое число \(n\) не равно номеру орбитали и не задаёт точную энергию электрона во всех атомах. Для многоэлектронных атомов энергия зависит также от \(l\). Кроме того, орбиталь — это область вероятного обнаружения электрона, а не его круговая траектория.
Какие значения может принимать магнитное квантовое число для электрона с \(l=2\)?
Главное
- Состояние электрона задают \(n\), \(l\), \(m_l\) и \(m_s\).
- Для каждого числа существуют строгие допустимые значения; они определяют уровень, подуровень, орбиталь и спин.
- Два электрона одного атома не могут иметь одинаковый полный набор четырёх квантовых чисел.