Hva er kvantetall?

I atomets rådende teoretiske modell er det fire kvantetall som beskriver atferden til elektroner. Disse inkluderer de viktigste, azimutale, magnetiske og spinnkvantumtallene. Sammen gir disse fire tallene kvantetilstanden til et elektron. En kvantetilstand er settet med matematisk informasjon som kreves for å fullstendig beskrive et visst system med materie og energi, for eksempel et atom. Ingen to elektroner kan dele de samme fire kvantetallene, i henhold til Pauli -eksklusjonsprinsippet om kvantemekanikk.

Det første av kvantetallene kalles hovedkvantallet. Dette tallet, som kan være et hvilket som helst positivt heltall som begynner med 1, refererer til avstanden til et elektrons bane fra atomkjernen. I motsetning til planetariske baner, er elektronene imidlertid ikke frie til å bane på noen avstand. Snarere er de begrenset til bane i diskret energinivå, eller kvanta - et sentralt grunnlag av kvantemekanikk. I likhet med planetariske baner, derimot,Elektroner som går i bane rundt kjernen har høyere kinetisk energi.

Det azimutale kvantetallet betegner vinkelmomentet til et elektrons atombane. Dette tallet forteller noe om formen på en elektrons bane rundt kjernen. Elektroner kan bane i mer eller mindre sfæriske svermer rundt kjernen, eller de kan utvise mer komplisert oppførsel. Ideen om et elektron som en fast partikkel som går i bane rundt kjernen, er imidlertid ikke riktig. Usikkerhetsprinsippet i kvantemekanikk sier at posisjonen til et elektron er grunnleggende et spørsmål om sannsynlighet.

Bygning på de andre kvantetallene, det magnetiske kvantetallet forteller noe om orienteringen til et elektrons orbital i verdensrommet. Denne egenskapen ble først oppdaget da forskere utsatte gasser for magnetiske felt og deretter observerte måten de samhandlet med lys. MagnetKvantetallet er også relatert til energinivået til et atombane.

Endelig spesifiserer spin -kvantetallet en av to spinntilstander i et elektron. Mens de viktigste og azimutale kvantetallene skiller mellom forskjellige orbitalposisjoner til et elektron, kan spinnkvantetallet skille mellom to elektroner i en ellers identisk kvantetilstand. Hvis to elektroner i det samme atomet har de samme tre tidligere kvantetallene, må spinnkvantetallene være forskjellige. Elektronspinn er ikke akkurat den samme følelsen av "spinn" som ofte er tenkt på, men det er en grad av frihet for et elektron. Det kan ta på seg en av to mulige verdier: -1/2 eller +1/2.