Квантовые числа

Квантовые числа - это набор чисел, которые описывают электронные оболочки атомов и молекул. Они были введены нидерландским физиком Нильсом Бором в 1920-х годах в рамках его модели атома.

Главные квантовые числа (n)

Первое квантовое число (n) определяет энергетический уровень атома или молекулы. Оно может принимать целочисленные значения, начиная с 1 и увеличиваясь на единицу.

Орбитальные квантовые числа (l)

Второе квантовое число (l) определяет форму орбитали, на которой находится электрон. Оно может принимать значения от 0 до (n-1).

Если l = 0, то орбиталь называется s-орбиталью.
Если l = 1, то орбиталь называется p-орбиталью.
Если l = 2, то орбиталь называется d-орбиталью.
Если l = 3, то орбиталь называется f-орбиталью.

Магнитное квантовое число (m)

Третье квантовое число (m) определяет ориентацию орбитали в пространстве. Оно может принимать значения от -l до l.

Спиновое квантовое число (s)

Четвертое квантовое число (s) определяет спин электрона. Оно может принимать значения 1/2 или -1/2, что соответствует вращению электрона по или против часовой стрелки.

Примеры

Рассмотрим атом водорода. У него может быть только один электрон на первом энергетическом уровне (n=1). Это означает, что главное квантовое число равно 1. У этого электрона орбитальная форма s (l=0), и магнитное квантовое число m равно 0.

Другой пример - атом кислорода. У него есть два электрона на первом энергетическом уровне (n=1) и шесть электронов на втором энергетическом уровне (n=2). У первых двух электронов первого энергетического уровня орбитальная форма s (l=0, m=0), а у остальных электронов орбитальная форма p (l=1). Каждая p-орбиталь имеет магнитное квантовое число m равное -1, 0 или 1.

Заключение

Квантовые числа играют важную роль в определении состояния электронов в атомах и молекулах. Они помогают в описании формы и ориентации орбиталей, а также спина электронов. Понимание квантовых чисел является фундаментальным в квантовой физике и химии.