Quantumgetallen zijn waarden die de energie of energetische toestand van een atoomelektron beschrijven. De cijfers duiden de spin, energie, magnetisch moment en hoekmoment van een elektron aan. Volgens Purdue University komen kwantumgetallen van het Bohr-model, Schrödinger's Hw = Ew-golfvergelijking, de regels van Hund en de Hund-Mulliken-orbitaaltheorie. Om de kwantumgetallen te begrijpen die de elektronen in een atoom beschrijven, is het handig om bekend te zijn met de verwante termen en principes van fysica en chemie.

Hoofdkwantumnummer

Elektronen draaien in atomaire schalen, orbitalen genaamd . Gekenmerkt door "n", identificeert het voornaamste kwantumgetal de afstand van de kern van een atoom tot een elektron, de afmeting van de orbitaal en het azimutale impulsmoment, dat is het tweede kwantumgetal vertegenwoordigd door "ℓ." Het belangrijkste kwantumgetal beschrijft ook de energie van een orbitaal omdat elektronen constant in beweging zijn, tegengestelde ladingen hebben en zich aangetrokken voelen tot de kern. Orbitalen waarbij n = 1 zijn dichter bij de kern van een atoom dan die met n = 2 of een hoger getal. Wanneer n = 1, bevindt een elektron zich in een grondtoestand. Wanneer n = 2, zijn de orbitalen in een aangeslagen toestand.

Hoekig kwantumnummer

Vertegenwoordigd door "ℓ", identificeert het hoekige of azimutale kwantumnummer de vorm van een orbitaal. Het vertelt je ook welke suborbital, of atomische schillaag, je een elektron kunt vinden. Purdue University zegt dat orbitalen bolvormen kunnen hebben waarbij ℓ = 0, polaire vormen waarbij ℓ = 1 en klaverbladvormen waarbij ℓ = 2. Een klaverbladvorm met een extra bloemblad wordt gedefinieerd door ℓ = 3. Orbitalen kunnen complexere vormen hebben met extra bloembladen. Hoekige kwantumgetallen kunnen elk geheel getal hebben tussen 0 en n-1 om de vorm van een orbitaal te beschrijven. Als er suborbitalen of sub-shells zijn, staat voor elk type een letter: "s" voor ℓ = 0, "p" voor ℓ = 1, "d" voor ℓ = 2 en "f" voor ℓ = 3. Orbitalen kunnen meer sub-shells hebben die resulteren in een groter hoekig quantumgetal. Hoe groter de waarde van de sub-schaal, hoe meer energie het is. Wanneer ℓ = 1 en n = 2, is de sub-schaal 2p aangezien getal 2 het belangrijkste kwantumgetal vertegenwoordigt en p de sub-schaal vertegenwoordigt.

Magnetisch kwantumnummer

Het magnetische kwantum getal, of "m", beschrijft de oriëntatie van een orbitaal op basis van zijn vorm (ℓ) en energie (n). In vergelijkingen zie je het magnetische kwantumnummer dat wordt gekenmerkt door de kleine letter M met een subscript ℓ, m_ {ℓ}, dat je de oriëntatie van de orbitalen binnen een subniveau vertelt. Purdue University stelt dat je het magnetische kwantumnummer nodig hebt voor elke vorm die geen bol is, waarbij ℓ = 0, omdat bollen slechts één richting hebben. Aan de andere kant kunnen de 'bloembladen' van een orbitaal met een klaverblad of polaire vorm verschillende richtingen hebben, en het magnetische kwantumgetal vertelt op welke manier ze worden geconfronteerd. In plaats van opeenvolgende positieve integraalgetallen te hebben, kan een magnetisch kwantumgetal integrale waarden hebben van -2, -1, 0, +1 of +2. Deze waarden splitsen sub-shells in individuele orbitalen die de elektronen dragen. Bovendien heeft elke sub-schaal 2ℓ + 1 orbitalen. Daarom heeft subschaal s, die gelijk is aan het hoekquantumnummer 0, één orbitaal: (2x0) + 1 = 1. Sub-schaal d, die gelijk is aan het hoekquantum nummer 2, zou vijf orbitalen hebben: (2x2) + 1 = 5.

Draai-kwantumnummer

Het Pauli-uitsluitingsprincipe zegt dat geen twee elektronen kan dezelfde n, ℓ, m of s waarden hebben. Daarom kunnen slechts maximaal twee elektronen zich in dezelfde omloopbaan bevinden. Als er twee elektronen in dezelfde baan zijn, moeten ze in tegengestelde richtingen draaien, omdat ze een magnetisch veld creëren. Het spinkwantumnummer, of s, is de richting die een elektron aflegt. In een vergelijking kan dit getal worden weergegeven door een kleine letter m en een subscript kleine letter s, of m_ {s}. Omdat een elektron alleen in een van de twee richtingen kan draaien - met de klok mee of tegen de klok in - zijn de getallen die s vertegenwoordigen +1/2 of -1/2. Wetenschappers kunnen de rotatie als "omhoog" beschouwen als deze tegen de klok in is, wat betekent dat het spinkwantumnummer +1/2 is. Wanneer de spin "down" is, heeft deze een m_ {s} waarde van -1/2.