Квантовые числа
Квантовые числа в основном представляют адрес электрона в атоме. Эти квантовые числа представляют местоположение, уровень энергии и спин электрона в атоме. Эти квантовые числа полезны для представления электронной конфигурации. Квантовые числа делятся на четыре типа –
Главное квантовое число (n)
Орбитальное или азимутальное квантовое число (l)
Магнитное квантовое число (m или ml)
Спиновое магнитное квантовое число (ms)
Главное квантовое число (n)
Главное квантовое число электрона представляет основной уровень энергии или оболочку, к которой принадлежит электрон. Оно обозначается символом ‘n’. Оно имеет целочисленные значения, то есть 1, 2, 3, 4, … и т.д. Главное квантовое число используется в атомных моделях Бора и Сомерфилда. Электроны, имеющие главное квантовое число, связаны с одинаковыми уровнями энергии (оболочками). Эти уровни энергии обозначаются буквами K, L, M, N, … и т.д. Значения «главного квантового числа n» и максимальное количество электронов, связанных с разными уровнями энергии, приведены в таблице ниже:
| № п/п | Уровень энергии или орбита (оболочка) | Главное квантовое число ‘n’ | Максимальное количество электронов (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 |
По мере увеличения квантового числа оболочки, расстояние до оболочки также увеличивается. Поэтому оболочки имеют разные уровни энергии, которые уменьшаются с увеличением квантового числа.
Орбитальное или азимутальное квантовое число (l)
Орбитальное или азимутальное квантовое число представляет подоболочку, с которой связан электрон. Каждая основная оболочка (уровень энергии) подразделяется на подуровни энергии/подоболочки.
Эти подоболочки также называются орбиталями. Эти подоболочки/орбитали обозначаются s, p, d, f, … и т.д. с соответствующим орбитальным квантовым числом l = 1, 2, 3, 4… и т.д. Число подоболочек в любой основной оболочке равно главному квантовому числу ‘n’. Емкость любой основной оболочки можно определить, добавив емкость подоболочек. Емкость подоболочек приведена в таблице ниже:
| № п/п | Подоболочка | Квантовое число (l) | Емкость подоболочки 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 |
Орбитальное или азимутальное квантовое число представляет угловой момент и возможную форму орбитали, с которой связан электрон. Например, для орбитального квантового числа, l = 0, значение углового момента равно нулю, и форма орбитали представляет собой прямую линию с нулевым угловым моментом. Для l = 1, форма орбитали является эллипсом с некоторым ненулевым значением углового момента. Для l = 2, форма орбитали является более круглым эллипсом с большим значением углового момента.
Для различных значений орбитального или азимутального квантового числа, форма орбиталей показана в таблице ниже:
В электронной конфигурации главное квантовое число указывается перед буквой, а количество электронов с тем же орбитальным квантовым числом обозначается как верхний индекс буквы. Например, если атом имеет 6 электронов с главным квантовым числом 2 в подоболочке 'p', то в электронной конфигурации это будет обозначаться как '2p6'.
Магнитное квантовое число (m или ml)
Магнитное квантовое число (ml) представляет орбитали данной подоболочки. Для данного значения l, значение магнитного квантового числа (ml) изменяется от -l до +l. Например, для p-подоболочки, значение ml будет, ml = – 1, 0, + 1. Орбитали обозначаются как px, py и pz. Подстрочный индекс представляет направление оси вращения. Для данного значения l, существует 2l + 1 возможных значений ml. Оболочка с главным квантовым числом ‘n’ имеет n
