क्वांटम संख्याएँ
क्वांटम संख्या आधिकारिक रूप से एक परमाणु में इलेक्ट्रॉन का पता दर्शाती हैं। ये क्वांटम संख्याएँ इलेक्ट्रॉन की स्थिति, ऊर्जा स्तर और परमाणु में घूर्णन को दर्शाती हैं। ये क्वांटम संख्याएँ इलेक्ट्रॉन की विन्यस्ति को दर्शाने के लिए उपयोगी हैं। क्वांटम संख्याएँ चार प्रकार की होती हैं –
मुख्य क्वांटम संख्या (n)
ऑर्बिटल या आजिमुथल क्वांटम संख्या (l)
चुंबकीय क्वांटम संख्या (m या ml)
घूर्णन चुंबकीय क्वांटम संख्या (ms)
मुख्य क्वांटम संख्या (n)
इलेक्ट्रॉन की मुख्य क्वांटम संख्या इलेक्ट्रॉन के मुख्य ऊर्जा स्तर या खोल या कक्ष को दर्शाती है, जिसका इलेक्ट्रॉन अंतर्गत होता है। इसे ‘n’ द्वारा दर्शाया जाता है। इसके पूर्णांक मान होते हैं, जैसे 1, 2, 3, 4, …… आदि। मुख्य क्वांटम संख्या बोहर और समरफील्ड परमाणु मॉडल में उपयोग की जाती है।
मुख्य क्वांटम संख्या वाले इलेक्ट्रॉन एक ही ऊर्जा स्तर (खोल) से संबद्ध होते हैं। इन ऊर्जा स्तरों को K, L, M, N, ……. आदि अक्षरों द्वारा दर्शाया जाता है। विभिन्न ऊर्जा स्तर (खोल) के लिए "मुख्य क्वांटम संख्या 'n' और विभिन्न ऊर्जा स्तरों से संबद्ध अधिकतम इलेक्ट्रॉनों की संख्या नीचे दी गई तालिका में दी गई है -
| अनुक्रमांक | ऊर्जा स्तर या कक्ष (खोल) | मुख्य क्वांटम संख्या ‘n’ | अधिकतम इलेक्ट्रॉनों की संख्या (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 |
जैसे-जैसे क्वांटम संख्या की वृद्धि होती है, खोल की दूरी बढ़ती है। इसलिए, खोल में विभिन्न ऊर्जा स्तर होते हैं जो क्वांटम संख्या के बढ़ने के साथ घटते हैं।
ऑर्बिटल या आजिमुथल क्वांटम संख्या (l)
ऑर्बिटल या आजिमुथल क्वांटम संख्या इलेक्ट्रॉन से संबद्ध ऑर्बिटल के उपखोल को दर्शाती है। प्रत्येक मुख्य खोल (ऊर्जा स्तर) को उप ऊर्जा स्तर/उपखोल में विभाजित किया जाता है।
ये उपखोल ऑर्बिटल भी कहलाते हैं। ये उपखोल/ऑर्बिटल s, p, d, f, ……. आदि द्वारा चिह्नित किए जाते हैं जिनके संगत ऑर्बिटल क्वांटम संख्या l = 1, 2, 3, 4…… आदि होती है। किसी भी मुख्य खोल में उपखोलों की संख्या मुख्य क्वांटम संख्या ‘n’ के बराबर होती है। किसी भी मुख्य खोल की क्षमता उपखोलों की इलेक्ट्रॉन क्षमता को जोड़कर निर्धारित की जा सकती है। उपखोलों की क्षमता नीचे दी गई तालिका में दी गई है -
| अनुक्रमांक | उपखोल | क्वांटम संख्या (l) | उपखोल की इलेक्ट्रॉन क्षमता 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 |
ऑर्बिटल या आजिमुथल क्वांटम संख्या इलेक्ट्रॉन से संबद्ध ऑर्बिटल के कोणीय संवेग और संभावित आकार को दर्शाती है। उदाहरण के लिए: ऑर्बिटल क्वांटम संख्या, l = 0, के लिए, कोणीय संवेग का मान शून्य होता है और ऑर्बिटल का आकार शून्य कोणीय संवेग के साथ सीधी रेखा होती है। l = 1, के लिए, ऑर्बिटल का आकार दीर्घवृत्त होता है जिसमें कोई गैर-शून्य मान कोणीय संवेग होता है। l = 2, के लिए, ऑर्बिटल का आकार गोलाकार दीर्घवृत्त होता है जिसमें अधिक मान कोणीय संवेग होता है।
विभिन्न मानों के लिए ऑर्बिटल या आजिमुथल क्वांटम संख्या, ऑर्बिटल का आकार नीचे दी गई तालिका में दिखाया गया है -
इलेक्ट्रॉन की विन्यस्ति में, मुख्य क्वांटम संख्या अक्षर से ठीक पहले दी जाती है और एक ही ऑर्बिटल क्वांट
