Liczby kwantowe
Liczby kwantowe reprezentują adres elektronu w atomie. Te liczby kwantowe przedstawiają położenie, poziom energetyczny i spin elektronu w atomie. Liczby kwantowe są używane do reprezentowania konfiguracji elektronowej. Liczby kwantowe dzielą się na cztery typy –
Główna liczba kwantowa (n)
Orbitalna lub azymutalna liczba kwantowa (l)
Magnetyczna liczba kwantowa (m lub ml)
Spinowa magnetyczna liczba kwantowa (ms)
Główna liczba kwantowa (n)
Główna liczba kwantowa elektronu reprezentuje główny poziom energetyczny lub powłokę, do której należy elektron. Jest oznaczana przez ‘n’. Ma wartości całkowite, tzn. 1, 2, 3, 4, … itd. Główna liczba kwantowa jest wykorzystywana w modelu atomowym Bohra i Sommerfelda. Elektrony o tej samej głównej liczbie kwantowej są związane z tym samym poziomem energetycznym (powłokami). Te poziomy energetyczne oznacza się literami K, L, M, N, … itd. Dla różnych poziomów energetycznych (powłok) wartości „Główna liczba kwantowa ‘n’ i maksymalna liczba elektronów związanych z różnymi poziomami energetycznymi są podane w poniższej tabeli-
| Lp. | Poziom energetyczny lub orbita (powłoka) | Główna liczba kwantowa ‘n’ | Maksymalna liczba elektronów (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 |
Zwiększenie liczby kwantowej powłoki powoduje zwiększenie odległości powłoki. Zatem powłoki mają różne poziomy energetyczne, które maleją wraz ze wzrostem liczby kwantowej.
Orbitalna lub azymutalna liczba kwantowa (l)
Orbitalna lub azymutalna liczba kwantowa reprezentuje podpowłokę orbitalną, z którą jest związany elektron. Każda główna powłoka (poziom energetyczny) jest podzielona na podpoziomy energetyczne/podpowłoki.
Te podpowłoki nazywane są również orbitalami. Są one oznaczane literami s, p, d, f, … itd., z odpowiednią orbitalną liczbą kwantową l = 1, 2, 3, 4… itd. Liczba podpowłok w każdej głównej powłoce jest równa głównej liczbie kwantowej ‘n’. Pojemność każdej głównej powłoki można określić, dodając pojemność elektronową podpowłok. Pojemność podpowłok podano w poniższej tabeli-
| Lp. | Podpowłoka | Liczba kwantowa (l) | Pojemność elektronowa podpowłoki 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 |
Orbitalna lub azymutalna liczba kwantowa reprezentuje moment pędu kątowego i możliwy kształt orbitalu, z którym jest związany elektron. Na przykład: dla orbitalnej liczby kwantowej, l = 0, wartość momentu pędu kątowego wynosi zero, a kształt orbitalu to prosta linia z zerowym momentem pędu. Dla l = 1, kształt orbitalu to elipsa z pewną niezerową wartością momentu pędu. Dla l = 2, kształt orbitalu to bardziej okrągła elipsa z większą wartością momentu pędu. Dla różnych wartości orbitalnej lub azymutalnej liczby kwantowej, kształt orbitali pokazano w poniższej tabeli- W konfiguracji elektronowej, główna liczba kwantowa jest podawana bezpośrednio przed literą, a liczba elektronów o tej samej orbitalnej liczbie kwantowej jest oznaczana jako indeks górny litery. Na przykład: Jeśli atom ma 6 elektronów z główną liczbą kwantową 2 w podpowłoce ‘p’, to w konfiguracji elektronowej będzie oznaczony jako ‘2p6‘.
Magnetyczna liczba kwantowa (m lub ml)
Magnetyczna liczba kwantowa (ml) reprezentuje orbityle danej podpowłoki. Dla danej wartości l, wartość magnetycznej liczby kwantowej (ml) zakresuje się od – l do + l. Na przykład, dla podpowłoki p, wartość ml będzie, ml = – 1, 0, + 1. Orbityle są oznaczane jako px, py i pz. Gdzie, indeks dolny reprezentuje kierunek osi obrotu. Dla danej wartości l, istnieje 2l + 1 możliwych wartości ml. Powłoka z główną liczbą kwantową ‘n’ ma n2 orbityli w tej powłoce (poziomie energetycznym). Dla podpowłok liczba możliwych orbitali i magnetycznych liczb kwantowych podano w poniższej tabeli-
