Kuantum sayıları nedir?

Atomun geçerli teorik modelinde, elektronların davranışını tanımlayan dört kuantum sayı vardır. Bunlar ana, azimut, manyetik ve spin kuantum sayılarını içerir. Birlikte, bu dört sayı bir elektronun kuantum durumunu verir. Kuantum durum, bir atom gibi belirli bir madde ve enerjiyi tam olarak tanımlamak için gereken matematiksel bilgi setidir. Kuantum mekaniğinin Pauli dışlama ilkesine göre, iki elektron aynı dört kuantum sayısını paylaşamaz.

Kuantum sayılarından ilki, ana kuantum numarası olarak adlandırılır. 1 ile başlayan herhangi bir pozitif tam sayı olabilen bu sayı, bir elektronun yörüngesinin atom çekirdeğinden olan mesafesini belirtir. Bununla birlikte, gezegen yörüngelerinin aksine, elektronlar herhangi bir mesafedeki yörüngede serbest değildir. Daha ziyade, ayrık enerji seviyelerinde yörüngeye ya da kuantum - kuantum mekaniğinin merkezi bir prensibi. Gezegensel yörüngelere benzer şekilde, diğer taraftan, çekirdekten başka yörüngede dönen elektronlar daha yüksek kinetik enerjiye sahiptir.

Azimut kuantum sayısı, bir elektronun atomik orbitalinin açısal momentumunu gösterir. Bu sayı, bir elektronun çekirdek etrafındaki yörünge şekli hakkında bir şeyler anlatır. Elektronlar çekirdeğin çevresinde az veya çok sayıda küresel sürüde yörüngede dönebilir veya daha karmaşık davranış sergileyebilirler. Bununla birlikte, çekirdeğin etrafında dönen katı bir parçacık olarak bir elektron fikri doğru değildir. Kuantum mekaniğinin belirsizlik ilkesi, bir elektronun pozisyonunun temelde bir olasılık meselesi olduğunu belirtir.

Diğer kuantum sayıları üzerine inşa edilen manyetik kuantum sayısı, bir elektronun uzaydaki yörüngesinin yönü hakkında bir şeyler söyler. Bu özellik ilk önce bilim adamları gazları manyetik alanlara maruz bıraktıklarında keşfedildi ve sonra ışıkla etkileşime girdiklerini gördüler. Manyetik kuantum sayısı ayrıca atomik bir orbitalin enerji seviyeleriyle de ilgilidir.

Son olarak, spin kuantum numarası, bir elektronun iki spin durumundan birini belirtir. Asıl ve azimut kuantum sayıları, bir elektronun farklı yörüngesel pozisyonları arasında ayrım yaparken, spin kuantum sayısı, iki elektron arasında başka türlü özdeş bir kuantum halde ayırt edilebilir. Aynı atomdaki iki elektron aynı üç önceki kuantum numarasına sahipse, bunların spin kuantum sayıları farklı olmalıdır. Elektron dönüşü, genel olarak düşünülen “dönüş” hissinin aynısı değildir, ancak bir elektron için bir serbestlik derecesidir. İki olası değerden birini alabilir: -1/2 veya +1/2.