Nombres quantiques
Les nombres quantiques représentent fondamentalement l'adresse d'un électron dans un atome. Ces nombres quantiques représentent l'emplacement, le niveau d'énergie et la rotation de l'électron dans l'atome. Ces nombres quantiques sont utiles pour représenter la configuration électronique. Les nombres quantiques sont de quatre types –
Nombre quantique principal (n)
Nombre quantique orbital ou azimutal (l)
Nombre quantique magnétique (m ou ml)
Nombre quantique magnétique de spin (ms)
Nombre quantique principal (n)
Le nombre quantique principal d'un électron représente le niveau d'énergie principal ou la couche ou l'orbite à laquelle appartient l'électron. Il est représenté par 'n'. Il a des valeurs entières, c'est-à-dire 1, 2, 3, 4, etc. Le nombre quantique principal est utilisé dans les modèles atomiques de Bohr et Sommerfeld.
Les électrons ayant le même nombre quantique principal sont associés aux mêmes niveaux d'énergie (couches). Ces niveaux d'énergie sont désignés par les lettres K, L, M, N, etc. Pour différents niveaux d'énergie (couches), la valeur du "nombre quantique principal 'n' et le nombre maximum d'électrons associés à différents niveaux d'énergie sont donnés dans le tableau ci-dessous -
| N° | Niveau d'énergie ou Orbite (couche) | Nombre quantique principal 'n' | Nombre maximum d'électrons (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 |
À mesure que le nombre quantique d'une couche augmente, la distance de la couche augmente. Par conséquent, les couches ont différents niveaux d'énergie qui diminuent avec l'augmentation du nombre quantique.
Nombre quantique orbital ou azimutal (l)
Le nombre quantique orbital ou azimutal représente la sous-couche orbitale à laquelle l'électron est associé. Chaque couche principale (niveau d'énergie) est subdivisée en sous-niveaux d'énergie ou sous-couches.
Ces sous-couches sont également appelées orbitales. Ces sous-couches / orbitales sont désignées par s, p, d, f, etc. avec le nombre quantique orbital correspondant l = 1, 2, 3, 4, etc. Le nombre de sous-couches dans une couche principale est égal au nombre quantique principal 'n'. La capacité de toute couche principale peut être déterminée en ajoutant la capacité électronique des sous-couches. La capacité des sous-couches est donnée dans le tableau ci-dessous -
| N° | Sous-couche | Nombre quantique (l) | Capacité électronique de la sous-couche 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 |
Le nombre quantique orbital ou azimutal représente le moment angulaire et la forme possible de l'orbitale à laquelle l'électron est associé. Par exemple, pour le nombre quantique orbital, l = 0, la valeur du moment angulaire est nulle et la forme de l'orbitale est une ligne droite avec un moment angulaire nul. Pour l = 1, la forme de l'orbitale est une ellipse avec une valeur non nulle de moment angulaire. Pour l = 2, la forme de l'orbitale est une ellipse plus ronde avec une valeur plus grande de moment angulaire.
Pour différentes valeurs du nombre quantique orbital ou azimutal, la forme des orbitales est montrée dans le tableau ci-dessous -
Dans la configuration électronique, le nombre quantique principal est indiqué juste avant la lettre et le nombre d'électrons avec le même nombre quantique orbital est représenté comme un exposant de la lettre. Par exemple : si un atome a 6 électrons avec un nombre quantique principal 2 dans la sous-couche 'p', alors dans la configuration électronique, cela sera noté '2p6'.
Nombre quantique magnétique (m ou ml)
Le nombre quantique magnétique (ml) représente les orbitales d'une sous-couche donnée. Pour une valeur donnée de l, la valeur du nombre quantique magnétique (ml) varie de – l à + l. Par exemple, pour la sous-couche p, la valeur de ml sera, ml = – 1, 0, + 1. Les orbitales sont représentées comme px, py et pz. Où, l'indice représente la direction de l'axe de rotation. Pour une valeur donnée de l, il y a 2l + 1 valeurs possibles de ml. La coquille avec le nombre quantique principal 'n' a n2 orbitales dans cette coquille (niveau d'énergie). Pour les sous-couches, le nombre d'orbitales possibles et les nombres quantiques magnétiques sont donnés dans le tableau ci-dessous -
