Hvad er kvantetal?
I den herskende teoretiske model af atomet er der fire kvantetal, der beskriver elektronernes opførsel. Disse inkluderer de vigtigste, azimuthale, magnetiske og spin kvantetal. Sammen giver disse fire numre kvantetilstanden for et elektron. En kvantetilstand er det sæt matematiske oplysninger, der kræves for fuldt ud at beskrive et bestemt system af stof og energi, såsom et atom. Ingen to elektroner kan dele de samme fire kvantetal, ifølge Pauli -ekskluderingsprincippet om kvantemekanik.
Den første af kvantenumrene kaldes det vigtigste kvantetal. Dette nummer, der kan være ethvert positivt heltal, der begynder med 1, henviser til afstanden til en elektrons bane fra atomkernen. I modsætning til planetariske kredsløb er elektroner imidlertid ikke fri til kredsløb på nogen afstand. Snarere er de begrænset til kredsløb på diskrete energiniveauer eller kvanta - et centralt princip af kvantemekanik. Svarende til planetariske kredsløb på den anden sideElektroner, der kredserer længere fra kernen, har højere kinetisk energi.
Det azimuthale kvanteantal betegner vinkelmomentumet for en elektron's atomiske orbital. Dette nummer fortæller noget om formen på en elektrons bane omkring kernen. Elektroner kan kredse i mere eller mindre sfæriske sværme omkring kernen, eller de kan udvise mere kompliceret opførsel. Ideen om en elektron som en solid partikel, der kredserer kernen, er imidlertid ikke korrekt. Usikkerhedsprincippet om kvantemekanik siger, at placeringen af en elektron er grundlæggende et spørgsmål om sandsynlighed.
Bygning på de andre kvantetal fortæller det magnetiske kvantetal noget om orienteringen af en elektrons orbital i rummet. Denne egenskab blev først opdaget, da forskere udsatte gasser for magnetiske felter og observerede derefter den måde, de interagerede med lys på. Den magnetiskeKvanteantal er også relateret til energiniveauet for en atomisk orbital.
Endelig specificerer spin -kvantetalet en af to spintilstande af en elektron. Mens rektor og azimuthal kvantetal skelner mellem forskellige orbitale positioner af et elektron, kan spin -kvantetalet skelne mellem to elektroner i en ellers identisk kvantetilstand. Hvis to elektroner i det samme atom har de samme tre tidligere kvantetal, skal deres spin -kvantetal være forskellige. Elektronspin er ikke nøjagtigt den samme følelse af "spin", der ofte tænkes på, men det er en grad af frihed for en elektron. Det kan påtage sig en af to mulige værdier: -1/2 eller +1/2.