Kvantne številke: obrazci, atomska orbitala in primeri

kvantno število

Kvantno število je število, ki ima poseben pomen ali parameter za opis stanja kvantnega sistema.

Sprva smo morda preučevali nekaj preprostih atomskih teorij, kot je teorija Johna Daltona. Vendar je tehnološki razvoj privedel do novih teorij o atomu.

Prej smo vedeli za atomsko teorijo Nielsa Bohra, ki pravi, da se atomi lahko gibljejo okoli atomskega jedra v svoji poti.

Toda nekaj let kasneje se je po odkritju teorije dualizma delcev in valov rodila nova atomska teorija, znana kot kvantna teorija.

Kvantna teorija atoma zagotavlja bistvene spremembe atomskega modela.

V kvantni teoriji so atomi modelirani v obliki števil ali tako imenovanih kvantno število. Za več podrobnosti si oglejmo, kaj je račun. kvantna.

predhodno

"Kvantno število je število, ki ima poseben pomen ali parameter za opis stanja kvantnega sistema."

Sprva je to teorijo predstavil slavni fizik po imenu Erwin Schrödinger s teorijo, ki jo pogosto imenujejo teorija kvantne mehanike.

Atomski model, ki ga je prvi rešil, je bil model vodikovega atoma z valovno enačbo, da smo dobili bil. kvant.

Iz tega števila lahko vemo o modelu atoma, ki se začne z atomskimi orbitalami, ki opisujejo nevtrone in elektrone v njih ter vedenje atoma.

Vendar je treba opozoriti, da model kvantne teorije temelji na negotovosti položajev elektronov. Elektron ni podoben planetu, ki kroži okoli zvezde v svoji orbiti. Vendar pa se elektroni premikajo v skladu z valovno enačbo, tako da je položaj elektrona mogoče le "napovedati" ali pa je znana verjetnost.

Zato teorija kvantne mehanike proizvaja več elektronskih verjetnosti, tako da je mogoče določiti obseg razpršenih elektronov ali tako imenovane orbitale.

Kaj točno je kvantno število?

V bistvu je kvantno število sestavljeno iz štirih nizov števil, in sicer:

  • Glavno kvantno število (n)
  • Azimutno število (l)
  • Magnetno število (m)
  • Število vrtljajev.

Iz zgornjih štirih nizov številk je mogoče poznati tudi raven, velikost, obliko, verjetnost radialne verjetnosti ali celo njeno usmerjenost.

Poleg tega lahko spinsko število opiše tudi kotni moment ali spin elektrona v orbitali. Za več podrobnosti si oglejmo enega za drugim sestavne elemente zakona. kvant.

1. Glavno kvantno število (n)

Kot vemo, glavno kvantno število opisuje glavno značilnost atoma, in sicer nivo energije.

Večja kot je vrednost tega števila, večjo energijsko raven orbital ima atom.

Preberite tudi: Asimilacija [popolno]: opredelitev, izrazi in popolni primeri

Ker ima atom lupino vsaj 1, je glavno kvantno število zapisano kot pozitivno celo število (1,2,3, ...).

2. Azimutova kvantna številka (l)

Za glavnim kvantnim številom obstajajo številke, ki se imenujejo bil. kvantni azimut.

Azimutno kvantno število opisuje orbitalno obliko atoma. Orbitalna oblika se nanaša na lokacijo ali podlupino, ki jo lahko zasedi elektron.

Pisno se ta številka zapiše z odštevanjem računa. glavni kvant z enim (l = n-1).

Če ima atom 3 lupine, je azimutno število 2 ali z drugimi besedami obstajata 2 podlupini, kjer so lahko elektroni.

3. Kvantno magnetno število (m)

Po poznavanju oblike orbitale z azimutnim številom lahko orientacijo orbitale vidimo tudi z bi. kvantno magnetna.

Zadevna orbitalna usmeritev je položaj ali smer orbite, ki jo ima atom. Orbitala ima najmanj plus in minus vrednost svojega azimutnega števila (m = ± l).

Recimo, da ima atom število l = 3, potem je magnetno število (m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3) ali z drugimi besedami ima lahko atom 7 vrst orientacije.

4. Spant Quantum Number (s)

V bistvu imajo elektroni lastno identiteto, imenovano kotni moment, ali tisto, kar je splošno znano kot spin.

Ta identiteta je nato opisana s številko, imenovano spin kvantno število.

Opisana vrednost je le pozitivna ali negativna vrednost vrtenja ali splošno znana kot vrtenje navzgor in navzdol.

Zato bil. spin kvant je sestavljen samo iz (+1/2 in -1/2). Če račun. kvant ima število vrtljajev +1/2, zato imajo elektroni usmeritev navzgor.

Spodaj je primer tabele kvantnih števil, da boste bolje razumeli račune. kvantna.

kvantno število

Atomska orbitala

Prej smo se naučili, da je orbitala kraj ali prostor, ki ga lahko zasede atom.

Da bomo razumeli orbitale, si oglejmo spodnjo sliko.

kvantno število

Zgornja slika je oblika orbita atoma. Puščica na zgornji sliki prikazuje orbitalo ali prostor, ki bi ga lahko zasedel elektron.

Iz zgornje slike vidimo, da ima atom dva prostora, ki jih lahko zasedajo elektroni.

Atom ima štiri vrste podlupin, in sicer s, p, d in f podlupine. Ker so podlupine na atomu različne, je tudi oblika orbital drugačna.

Sledi nekaj opisov orbitalov, ki jih ima atom.

orbitalna številka

Elektronska konfiguracija

Potem, ko bomo znali modelirati atom po kvantno-mehanski teoriji, bomo razpravljali o konfiguraciji ali razporeditvi elektronov v atomskih orbitalah.

Preberite tudi: Enačbe absolutne vrednosti (popolna razlaga in primeri težav)

Obstajajo tri glavna pravila, ki so osnova za razporeditev elektronov v atomih. Tri pravila so:

1. Načelo Aufbaua

Načelo Aufbau je pravilo razporeditve elektronov, pri katerem elektroni najprej zasedejo orbitale z najnižjo energijsko stopnjo.

Da se ne boste zmedli, je na spodnji sliki pravila ureditve po Aufbauovem načelu.

2. Paulijeva prepoved

Vsaka razporeditev elektronov se lahko napolni od najnižje ravni orbitalne energije do najvišje.

Pauli pa je poudaril, da v enem atomu ni mogoče sestaviti dveh elektronov z enakim kvantnim številom. Vsako orbitalo lahko zasedeta le dve vrsti elektronov, ki imata nasprotna vrtenja.

3. Pravilo Hund

Če se elektron napolni na isti orbitalni energijski ravni, se postavitev elektronov začne tako, da se sprednji elektroni najprej napolnijo v vsaki orbitali, začenši z nizko energijsko stopnjo. Nato nadaljujte s polnjenjem.

Konfiguracija elektronov je pogosto poenostavljena tudi z elementi iz žlahtnih plinov, kot je prikazano zgoraj.

Poleg tega so bile ugotovljene tudi nepravilnosti v elektronski konfiguraciji, na primer v d-lupini d. V d-lupini so elektroni navadno napolnjeni ali popolnoma napolnjeni. Zato ima konfiguracija atoma Cr konfiguracijo 24Cr: [Ar] 4s13d5.

Primer težav

Tu je nekaj vzorčnih vprašanj za boljše razumevanje računov. kvantna

Primer 1

Elektron ima vrednost glavnega kvantnega števila (n) = 5. Določite vsak račun. drugi kvant?

Odgovorite

 Vrednost n = 5

Vrednost l = 0,1,2 in 3

Vrednost m = med -1 in +1

Za vrednost l = 3 je vrednost m = - 3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

2. primer

Določite elektronsko konfiguracijo in elektronski diagram atoma elementa 32Ge

Odgovorite

32Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 ali [Ar] 4s2 3d10 4p2

3. primer

Določite elektronsko konfiguracijo in elektronski diagram iona 8O2−

Odgovorite

8O2−: 1s2 2s2 2p6 ali [He] 2s2 2p6 ali [Ne] (dodana 2 elektrona: 2s2 2p4 + 2)

8O

4. primer

Določite glavno, azimutno in magnetno kvantno število, ki bi ga lahko imel elektron, ki zaseda 4d nivo subenergije.

Odgovorite

n = 4 in l = 3. Če je l = 2, potem je m = -3-2, -1, 0, +1, + 2 + 3 +

Primer 5

Določite račun. kvantni element 28Ni

Odgovorite

28Ni = [Ar] 4s2 3d8

Zadnje objave