Quantenzahlen
Die Quantenzahlen repräsentieren im Grunde die Adresse eines Elektrons in einem Atom. Diese Quantenzahlen geben die Position, Energieebene und den Spin des Elektrons im Atom an. Diese Quantenzahlen sind nützlich zur Darstellung der Elektronenkonfiguration. Es gibt vier Arten von Quantenzahlen –
Hauptquantenzahl (n)
Orbital- oder Azimutalquantenzahl (l)
Magnetische Quantenzahl (m oder ml)
Spinmagnetische Quantenzahl (ms)
Hauptquantenzahl (n)
Die Hauptquantenzahl eines Elektrons stellt die Hauptenergieebene oder -schale dar, zu der das Elektron gehört. Sie wird mit ‘n’ bezeichnet. Sie hat ganzzahlige Werte, also 1, 2, 3, 4, … usw. Die Hauptquantenzahl wird im Bohrschen und Sommerfeldschen Atommodell verwendet.
Elektronen mit derselben Hauptquantenzahl sind mit denselben Energieebenen (Schalen) assoziiert. Diese Energieebenen werden durch die Buchstaben K, L, M, N, … usw. bezeichnet. Für verschiedene Energieebenen (Schalen) sind die Werte der „Hauptquantenzahl ‘n’“ und die maximale Anzahl der Elektronen, die mit verschiedenen Energieebenen assoziiert sind, in der folgenden Tabelle aufgeführt:
| Nr. | Energieebene oder Orbit (Schale) | Hauptquantenzahl ‘n’ | Maximale Anzahl der Elektronen (2n2) |
| 1 | K | 1 | 2×12=2 |
| 2 | L | 2 | 2×22=8 |
| 3 | M | 3 | 2×32=18 |
| 4 | N | 4 | 2×42=32 |
Je höher die Quantenzahl einer Schale, desto größer ist der Abstand der Schale. Daher haben die Schalen unterschiedliche Energieebenen, die mit zunehmender Quantenzahl abnehmen.
Orbital- oder Azimutalquantenzahl (l)
Die Orbital- oder Azimutalquantenzahl repräsentiert das Subshell des Orbitals, mit dem das Elektron assoziiert ist. Jede Hauptschale (Energieebene) wird in Unter-Energieebenen/Unterschalen unterteilt.
Diese Unterschalen werden auch als Orbitale bezeichnet. Diese Unterschalen/Orbitale werden mit s, p, d, f, … usw. bezeichnet, entsprechend der orbitalen Quantenzahl l = 1, 2, 3, 4 … usw. Die Anzahl der Unterschalen in jeder Hauptschale entspricht der Hauptquantenzahl ‘n’. Die Kapazität einer Hauptschale kann durch Addition der Elektronenkapazitäten der Unterschalen bestimmt werden. Die Kapazitäten der Unterschalen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
| Nr. | Unterschale | Quantenzahl (l) | Elektronenkapazität der Unterschale 2(2l + 1) |
| 1 | s | 1 | 2(2 × 0 + 1)=2 |
| 2 | p | 2 | 2(2 × 1 + 1)=6 |
| 3 | d | 3 | 2(2 × 2 + 1)=10 |
| 4 | f | 4 | 2(2 × 3 + 1)=14 |
Die Orbital- oder Azimutal-Quantenzahl repräsentiert den Drehimpuls und die mögliche Form des Orbitals, mit dem das Elektron assoziiert ist. Zum Beispiel: für die orbitale Quantenzahl, l = 0, beträgt der Drehimpulswert null und die Form des Orbitals ist eine gerade Linie mit null Drehimpuls. Für l = 1, ist die Form des Orbitals eine Ellipse mit einem nicht-null-Drehimpuls. Für l = 2, ist die Form des Orbitals eine runder Ellipse mit einem höheren Drehimpuls.
Für verschiedene Werte der Orbital- oder Azimutalquantenzahl sind die Formen der Orbitale in der folgenden Tabelle dargestellt:
In der Elektronenkonfiguration wird die Haupt-Quantenzahl direkt vor dem Buchstaben angegeben und die Anzahl der Elektronen mit derselben orbitalen Quantenzahl wird als Hochzahl des Buchstabens dargestellt. Zum Beispiel: Wenn ein Atom 6 Elektronen mit der Hauptquantenzahl 2 im ‘p’-Subshell hat. Dann wird dies in der Elektronenkonfiguration als ‘2p6‘ bezeichnet.
Magnetische Quantenzahl (m oder ml)
Die magnetische Quantenzahl (ml) repräsentiert die Orbitale eines bestimmten Subshells. Für einen gegebenen Wert von l, reichen die Werte der magnetischen Quantenzahl (ml) von – l bis + l. Zum Beispiel, für die p-Unterschale, beträgt der Wert von ml, ml = – 1, 0, + 1. Die Orbitale werden als px, py und pz bezeichnet. Dabei steht der Index für die Richtung der Rotationsachse. Für einen gegebenen Wert von l gibt es 2l + 1 mögliche Werte von ml. Die Schale mit der Hauptquantenzahl ‘n’ hat n
