Was sind Quantenzahlen?

Im vorherrschenden theoretischen Modell des Atoms gibt es vier Quantenzahlen, die das Verhalten von Elektronen beschreiben.Dazu gehören die Prinzipien-, Azimut-, Magnet- und Spin -Quantenzahlen.Zusammen geben diese vier Zahlen den Quantenzustand eines Elektrons.Ein Quantenzustand ist der Satz mathematischer Informationen, die erforderlich sind, um ein bestimmtes System von Materie und Energie vollständig zu beschreiben, z. B. ein Atom.Nach dem Pauli -Ausschlussprinzip der Quantenmechanik können keine zwei Elektronen dieselben vier Quantenzahlen teilen.

Die erste der Quantenzahlen wird als Hauptquantennummer bezeichnet.Diese Zahl, die eine positive Ganzzahl sein kann, die mit 1 beginnt, bezieht sich auf den Abstand der Umlaufbahn eines Elektrons vom Atomkern.Im Gegensatz zu planetarischen Umlaufbahnen können die Elektronen jedoch in keiner Entfernung um Umlaufbahn gebracht werden.Sie sind vielmehr auf die Umlaufbahn auf diskreten Energieniveaus oder Quanta mdash; ein zentraler Grundsatz der Quantenmechanik beschränkt.Ähnlich wie bei planetarischen Umlaufbahnen besitzen Elektronen, die weiter vom Kern umkreisen, eine höhere kinetische Energie.

Die azimutale Quantenzahl bedeutet den Winkelimpuls des atomaren Orbitals eines Elektronen.Diese Zahl erzählt etwas über die Form der Umlaufbahn eines Elektrons um den Kern.Elektronen können sich in mehr oder weniger kugelförmigen Schwärmen um den Kern umkreisen, oder sie können komplizierteres Verhalten aufweisen.Die Idee eines Elektrons als festes Partikel, das den Kern umkreist, ist jedoch nicht korrekt.Das Unsicherheitsprinzip der Quantenmechanik besagt, dass die Position eines Elektrons im Grunde genommen eine Frage der Wahrscheinlichkeit ist.

Aufbauung auf den anderen Quantenzahlen zeigt die magnetische Quantenzahl etwas über die Ausrichtung des Umlaufbahn eines Elektronen im Raum.Diese Eigenschaft wurde zuerst entdeckt, als Wissenschaftler Gasen auf Magnetfeldern aussetzten, und beobachteten dann die Art und Weise, wie sie mit Licht interagierten.Die magnetische Quantenzahl hängt auch mit den Energieniveaus eines atomaren Orbitals zusammen.

Schließlich gibt die Spin -Quantenzahl einen von zwei Spinzuständen eines Elektrons an.Während die Haupt- und azimutalen Quantenzahlen zwischen verschiedenen Orbitalpositionen eines Elektrons unterscheiden, kann die Spinquantenzahl zwischen zwei Elektronen in einem ansonsten identischen Quantenzustand unterscheiden.Wenn zwei Elektronen im selben Atom die gleichen drei vorherigen Quantenzahlen haben, müssen ihre Spin -Quantenzahlen unterschiedlich sein.Der Elektronenspin ist nicht genau das gleiche Gefühl von „Spin“, an das allgemein gedacht wird, aber es ist ein Freiheitsgrad für ein Elektron.Es kann einen von zwei möglichen Werten annehmen: -1/2 oder +1/2.