I numeri quantici sono valori che descrivono l'energia o lo stato energetico dell'elettrone di un atomo. I numeri indicano spin di un elettrone, energia, momento magnetico e momento angolare. Secondo la Purdue University, i numeri quantici provengono dal modello di Bohr, dall'equazione delle onde Hw = Ew di Schrödinger, dalle regole di Hund e dalla teoria orbitale di Hund-Mulliken. Per comprendere i numeri quantici che descrivono gli elettroni in un atomo, è utile avere familiarità con i termini e i principi relativi alla fisica e alla chimica.
Numero quantico principale
Gli elettroni ruotano in gusci atomici chiamati orbitali . Caratterizzato da "n", il numero quantico principale identifica la distanza dal nucleo di un atomo a un elettrone, la dimensione dell'orbitale e il momento angolare azimutale, che è il secondo numero quantico rappresentato da "ℓ". Il numero quantico principale descrive anche l'energia di un orbitale quando gli elettroni si trovano in uno stato di moto costante, hanno cariche opposte e sono attratti dal nucleo. Orbitali in cui n = 1 sono più vicini al nucleo di un atomo di quelli in cui n = 2 o un numero più alto. Quando n = 1, un elettrone si trova in uno stato fondamentale. Quando n = 2, gli orbitali sono in uno stato eccitato.
Numero quantico angolare
Rappresentato da "ℓ", il numero quantico angolare o azimutale identifica la forma di un orbitale. Ti dice anche quale strato suborbitale, o strato di guscio atomico, puoi trovare dentro un elettrone. Purdue University dice che gli orbitali possono avere forme sferiche dove ℓ = 0, forme polari dove ℓ = 1 e forme a quadrifoglio dove ℓ = 2. Una forma a quadrifoglio con un petalo extra è definita da ℓ = 3. Gli orbitali possono avere forme più complesse con petali aggiuntivi. I numeri quantici angolari possono avere qualsiasi numero intero compreso tra 0 e n-1 per descrivere la forma di un orbitale. Quando ci sono sub-orbitali, o sotto-shell, una lettera rappresenta ciascun tipo: "s" per ℓ = 0, "p" per ℓ = 1, "d" per ℓ = 2 e "f" per ℓ = 3. Gli Orbitali possono avere più sotto-shell che producono un numero quantico angolare più grande. Maggiore è il valore del sub-shell, più è eccitato. Quando ℓ = 1 en = 2, la sottostruttura è 2p in quanto il numero 2 rappresenta il numero quantico principale e p rappresenta la sottostruttura.
Numero quantico magnetico
Il quantum magnetico il numero, o "m", descrive l'orientamento di un orbitale basato sulla sua forma (ℓ) ed energia (n). Nelle equazioni, vedrai il numero quantico magnetico caratterizzato dalla lettera minuscola M con un pedice ℓ, m_ {ℓ}, che ti dice l'orientamento degli orbitali all'interno di un sottolivello. Purdue University afferma che è necessario il numero quantico magnetico per qualsiasi forma che non sia una sfera, dove ℓ = 0, perché le sfere hanno solo un orientamento. D'altra parte, i "petali" di un orbitale con un quadrifoglio o una forma polare possono affrontare diverse direzioni, e il numero quantico magnetico indica in che direzione si trovano. Invece di avere numeri integrali positivi consecutivi, un numero quantico magnetico può avere valori interi di -2, -1, 0, +1 o +2. Questi valori dividono i sub-gusci in orbitali singoli che portano gli elettroni. Inoltre, ogni sub-shell ha 2ℓ + 1 orbitali. Pertanto, la sub-shell s, che è uguale al numero quantico angolare 0, ha un orbitale: (2x0) + 1 = 1. La sub-shell d, che equivale al numero quantico angolare 2, avrebbe cinque orbitali: (2x2) + 1 = 5.
Numero quantico di spin
Il principio di esclusione di Pauli dice che non ci sono due elettroni può avere gli stessi valori n, ℓ, m o s. Pertanto, solo un massimo di due elettroni possono trovarsi nello stesso orbitale. Quando ci sono due elettroni nello stesso orbitale, devono girare in direzioni opposte, poiché creano un campo magnetico. Il numero quantico di spin, o s, è la direzione che un elettrone gira. In un'equazione, è possibile visualizzare questo numero rappresentato da lettere minuscole e lettere maiuscole o m_ {s}. Poiché un elettrone può ruotare solo in una delle due direzioni - in senso orario o antiorario - i numeri che rappresentano s sono +1/2 o -1/2. Gli scienziati possono riferirsi allo spin come "su" quando è in senso antiorario, il che significa che il numero di spin quantum è +1/2. Quando lo spin è "down", ha un valore m_ {s} di -1/2.
