Μαγνητικός κβαντικός αριθμός

Είναι δυνατός ο εντοπισμός μεταξύ διαφορετικών τροχιακών σε ένα άτομο με βάση τη μορφή, το μέγεθος και τον χωρικό προσανατολισμό τους στο διάστημα. Ένα άτομο αποτελείται από έναν τεράστιο αριθμό τροχιακών που διακρίνονται μεταξύ τους από το σχήμα, το μέγεθος και τον χωρικό προσανατολισμό τους. Τα τροχιακά χαρακτηριστικά ενός ηλεκτρονίου χρησιμοποιούνται για να ορίσουν πλήρως την κατάσταση ενός ηλεκτρονίου και εκφράζονται με όρους τριών αριθμών, οι οποίοι είναι οι εξής:Ο Κύριος κβαντικός αριθμός, ο Αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός, ο Μαγνητικός Κβαντικός Αριθμός και ο Κβαντικός Αριθμός Spin, όπως δηλώθηκε προηγουμένως.

Ο κβαντικός αριθμός ενός ατόμου είναι μια σειρά αριθμών που προσδιορίζουν και διακρίνουν τα πολυάριθμα ατομικά τροχιακά και ηλεκτρόνια που υπάρχουν μέσα σε αυτό. Οι κβαντικοί αριθμοί είναι ένα σύνολο τεσσάρων αριθμών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ληφθούν πλήρεις πληροφορίες για όλα τα ηλεκτρόνια ενός ατόμου, συμπεριλαμβανομένης της ενέργειας, της θέσης, του χώρου, του τύπου του τροχιακού που καταλαμβάνεται και ακόμη και του προσανατολισμού αυτού του τροχιακού. Αυτοί οι αριθμοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη πληροφοριών σχετικά με όλα τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο, συμπεριλαμβανομένης της ενέργειας, της θέσης, του χώρου, του τύπου του τροχιακού που καταλαμβάνεται και ακόμη και του προσανατολισμού αυτού του τροχιακού.

Τύποι κβαντικών αριθμών 

Ο Μαγνητικός Κβαντικός Αριθμός είναι ένας αριθμός που έχει ένα μαγνητικό πεδίο γύρω του.

Ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός αντιπροσωπεύει τα επίπεδα ενέργειας που είναι διαθέσιμα μέσα σε ένα υποκέλυφος και χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της προβολής της τροχιακής γωνιακής ορμής κατά μήκος ενός καθορισμένου άξονα περιστροφής. Λόγω του γεγονότος ότι το υποκέλυφος s (l =0) περιέχει μόνο ένα τροχιακό, τα ml ενός ηλεκτρονίου στο υποκέλυφος s είναι πάντα μηδέν. Επειδή το υποκέλυφος p (l =1) περιλαμβάνει τρία τροχιακά (τα οποία εμφανίζονται ως τρία σύννεφα σε σχήμα αλτήρα σε ορισμένα συστήματα), τα ml ενός ηλεκτρονίου σε ένα υποκέλυφος p θα είναι μία από τις ακόλουθες τιμές:-1, 0, ή 1. Συνολικά πέντε τροχιακά περιέχονται στο υποκέλυφος d (l =2), με τιμές ml που κυμαίνονται από -2, -1, 0, 1 και 2. Η τιμή του κβαντικού αριθμού ml σχετίζεται με τον προσανατολισμό του ο τροχιακός άξονας περιστροφής.

Οι κύριοι κβαντικοί αριθμοί

Στην κβαντομηχανική, ο Κύριος Κβαντικός Αριθμός (PQN) ορίζεται ως ο αρχικός κβαντικός αριθμός ή το επίπεδο ενέργειας ενός ατόμου, το οποίο περιγράφει το κέλυφος ηλεκτρονίων ή το ενεργειακό επίπεδο του ατόμου. Είναι δυνατόν να έχουμε οποιαδήποτε τιμή για το n μέχρι το κέλυφος που περικλείει το εξώτατο ηλεκτρόνιο ενός ατόμου, με εξαίρεση το 1. Ένα ηλεκτρόνιο στο καίσιο (Cs), για παράδειγμα, έχει μια τιμή n που κυμαίνεται από 1 έως 6. Επειδή το Το εξώτατο ηλεκτρόνιο σθένους βρίσκεται στο κέλυφος με ενεργειακό επίπεδο 6, ένα ηλεκτρόνιο στο καίσιο μπορεί να έχει οποιαδήποτε τιμή μεταξύ 1 και 6. Σύμφωνα με την εξίσωση Schrödinger, για σωματίδια σε δυναμικό ανεξάρτητο από το χρόνο, δηλώνει επίσης την nη ιδιοτιμή του Hamiltonian ( Η) συνάρτηση (δηλαδή η ενέργεια Ε με τη συμβολή λόγω γωνιακής ορμής, ο όρος που περιλαμβάνει το J2, παραλείπεται). Ως αποτέλεσμα, αυτή η τιμή εξαρτάται μόνο από την απόσταση μεταξύ του ηλεκτρονίου και του πυρήνα, και τίποτα άλλο (δηλαδή την ακτινική συντεταγμένη r). Όταν το n αυξάνεται, η μέση απόσταση μεταξύ δύο κβαντικών καταστάσεων αυξάνεται και ως εκ τούτου καταστάσεις με διαφορετικούς κύριους κβαντικούς αριθμούς θεωρείται ότι ανήκουν σε ξεχωριστά κελύφη.

Οι Αζιμουθαίοι κβαντικοί αριθμοί 

Ο αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός είναι ένας αριθμός που αντιπροσωπεύει την αζιμουθιακή κατεύθυνση. Ο δεύτερος κβαντικός αριθμός, γνωστός και ως γωνιακός ή τροχιακός κβαντικός αριθμός, χαρακτηρίζει το υποκέλυφος και παρέχει το μέγεθος της τροχιακής γωνιακής ορμής μέσω της σχέσης μεταξύ του πρώτου και του δεύτερου κβαντικού αριθμού. Στη χημεία και τη φασματοσκοπία, το τροχιακό s συμβολίζεται με το γράμμα s, το τροχιακό p με το γράμμα p, το τροχιακό d με το γράμμα d και το τροχιακό f με το γράμμα f. Ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι το πρώτο τροχιακό p (l =1) βρίσκεται στο δεύτερο κέλυφος ηλεκτρονίων (n =2), το πρώτο τροχιακό d (l =2) βρίσκεται στο τρίτο κέλυφος ηλεκτρονίων (n =3) , και ούτω καθεξής, η τιμή του l ποικίλλει από μηδέν έως n-1. Αυτός ο κβαντικός αριθμός είναι εξαιρετικά σημαντικός στη χημεία επειδή περιγράφει τη γεωμετρία ενός ατομικού τροχιακού και έχει σημαντικό αντίκτυπο στην αντοχή των χημικών δεσμών και στις γωνίες δεσμών.

Ο Κβαντικός Αριθμός Προβολής Περιστροφής είναι ένας αριθμός που μπορεί να υπολογιστεί.

Το σπιν (εγγενής γωνιακή ορμή) του ηλεκτρονίου μέσα σε αυτό το τροχιακό περιγράφεται από τον τέταρτο κβαντικό αριθμό, ο οποίος δίνει την προβολή της γωνιακής ορμής σπιν (ων) κατά μήκος του δεδομένου άξονα του σπιν του τροχιακού. Ένα παρόμοιο μοτίβο μπορεί να φανεί στις τιμές των ms, οι οποίες κυμαίνονται από -s έως s, όπου s είναι ο κβαντικός αριθμός σπιν, που είναι ένα εγγενές χαρακτηριστικό των σωματιδίων. Επειδή ένα ηλεκτρόνιο έχει σπιν s =1/2, η μαγνητική επιδεκτικότητα του ηλεκτρονίου θα είναι ms, που αντιστοιχεί στο σπιν και στο αντίθετο σπιν. Λόγω της αρχής του αποκλεισμού Pauli, κάθε ηλεκτρόνιο σε κάθε δεδομένο τροχιακό πρέπει να έχει διαφορετικό σπιν από τα άλλα ηλεκτρόνια σε αυτό το τροχιακό. Ως αποτέλεσμα, ένα τροχιακό δεν μπορεί ποτέ να περιέχει περισσότερα από δύο ηλεκτρόνια.

Συμπέρασμα 

Ένα άτομο αποτελείται από έναν τεράστιο αριθμό τροχιακών που διακρίνονται μεταξύ τους από το σχήμα, το μέγεθος και τον χωρικό προσανατολισμό τους. Οι κβαντικοί αριθμοί είναι ένα σύνολο τεσσάρων αριθμών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ληφθούν πλήρεις πληροφορίες για όλα τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο. Είναι δυνατόν να έχουμε οποιαδήποτε τιμή για το n μέχρι το κέλυφος που περικλείει το εξώτατο ηλεκτρόνιο ενός ατόμου. Ένα ηλεκτρόνιο στο καίσιο έχει τιμή n που κυμαίνεται από 1 έως 6. Όταν το n αυξάνεται, η μέση απόσταση μεταξύ δύο κβαντικών καταστάσεων αυξάνεται.

Το σπιν (εγγενής γωνιακή ορμή) ενός τροχιακού περιγράφεται από τον τέταρτο κβαντικό αριθμό. Αυτός ο κβαντικός αριθμός περιγράφει τη γεωμετρία ενός ατομικού τροχιακού. Έχει σημαντικό αντίκτυπο στην αντοχή των χημικών δεσμών και στις γωνίες των δεσμών. Το σπιν είναι ένα εγγενές χαρακτηριστικό των σωματιδίων.