Kvantiniai skaičiai chemijoje yra skaičių rinkiniai, apibūdinantys elektrono orbitą ir judėjimą atome. Sudėjus visų tam tikro atomo elektronų kvantinius skaičius, jie turi atitikti Schrodingerio lygtis .

Kvantiniai skaičiai yra skaičių rinkinys, naudojamas apibūdinti elektrono padėtį ir energiją atome. Yra keturių tipų kvantiniai skaičiai: pagrindinis, azimutinis, magnetinis ir sukinys. Kvantiniai skaičiai reiškia kvantinės sistemos išsaugotų dydžių reikšmes.

Išsamiai sužinokime apie visus kvantinius skaičius šiame straipsnyje.

Turinys

• Kas yra kvantiniai skaičiai?
• Kvantinių skaičių tipai
• Kvantinių skaičių reikšmė
• Atominė orbita
• Kiti dėsniai, susiję su elektronų padėtimi ir keliu

Kas yra kvantiniai skaičiai?

Kvantiniai skaičiai yra kvantinio metodo pastovių verčių rinkinys. Kvantiniai skaičiai arba Elektroniniai kvantiniai skaičiai apibūdinkite elektroną su skaitinėmis reikšmėmis, kurios pateikia vandenilio atomų Schrodinger bangos lygties sprendimus, šie skaičiai gali apibrėžti elektrono padėtį, energiją ir orientaciją atome per skaičių rinkinį.

rekha indėnė

Pagal Pauli išskyrimo principas , jokie du elektronai atome negali turėti vienodų kvantinių skaičių rinkinio. Kiekvienam kvantiniam skaičiui apibūdinti naudojama pusės sveikojo skaičiaus arba sveikojo skaičiaus reikšmė. Pagrindiniai, azimutiniai ir magnetiniai kvantiniai skaičiai yra atitinkamai susiję su atomo dydžiu, forma ir orientacija.

Norint visiškai apibūdinti visas tam tikro elektrono atome savybes, galima naudoti keturis kvantinius skaičius; Šitie yra:

1. Pagrindinis kvantinis skaičius
2. Orbitos kampinio momento kvantinis skaičius (arba azimutinis kvantinis skaičius).
3. Magnetinis kvantinis skaičius
4. Elektronų sukimosi kvantinis skaičius

Kvantinių skaičių tipai

Visoms atomo elektrono savybėms apibūdinti naudojami keturi kvantiniai skaičiai. Šie kvantiniai skaičiai yra:

• Pagrindinis kvantinis skaičius (n)
• Azimutalinis kvantinis skaičius (l)
• Magnetinis kvantinis skaičius (m_l)
• Elektronų sukimosi kvantinis skaičius (-iai)

Pagrindinis kvantinis skaičius (n)

Simbolis „n“ žymi pagrindinius kvantinius skaičius. Jie žymi pirminį atomo elektronų apvalkalą. Kadangi jis apibūdina labiausiai tikėtiną atstumą tarp branduolio ir elektronų, didesnė pagrindinio kvantinio skaičiaus reikšmė reiškia didesnį atstumą tarp elektrono ir branduolio (o tai, savo ruožtu, reiškia didesnį atomo dydį).

• Pagrindinio kvantinio skaičiaus reikšmė gali būti bet koks sveikasis skaičius, kurio teigiama vertė yra lygi arba didesnė už vieną. Reikšmė n=1 reiškia vidinį atomo elektronų apvalkalą, kuris atitinka elektrono mažiausią energijos būseną (arba pagrindinę būseną).
• Dėl to pagrindinis kvantinis skaičius n negali turėti neigiamos reikšmės arba būti lygus nuliui, nes atomas negali turėti neigiamos reikšmės arba neturi pagrindinio apvalkalo reikšmės.
• Kai elektronas įliejamas energijos (sužadinimo būsena), elektronas peršoka iš vieno pagrindinio apvalkalo į aukštesnį apvalkalą, todėl n reikšmė didėja.
• Panašiai, kai elektronai praranda energiją, jie grįžta į žemesnius apvalkalus, sumažindami n reikšmę. Absorbcija reiškia n vertės padidėjimą elektronui, pabrėžiant fotonus arba elektrono sugertą energiją.
• Panašiai elektrono n vertės sumažėjimas vadinamas emisija, ir čia elektronai išskiria savo energiją.

Azimutinis kvantinis skaičius (l) – orbitos kampinio momento kvantinis skaičius

Azimutinis kvantinis skaičius (arba orbitos kampinis momentas) apibūdina orbitos formą. Jį žymi raidė „l“, o jos reikšmė lygi bendram kampinių mazgų skaičiui orbitoje.

• Azimutinio kvantinio skaičiaus reikšmė gali reikšti s, p, d arba f posluoksnį, kurio formos skiriasi.
• Šią reikšmę nustato (ir riboja) pagrindinio kvantinio skaičiaus reikšmė, t. y. azimutinis kvantinis skaičius svyruoja nuo 0 iki (n-1).
• Pavyzdžiui, jei n = 3, azimutinis kvantinis skaičius gali turėti tris reikšmes: 0, 1 ir 2.
• Kai l nustatytas į nulį, gaunamas poapvalkalas yra „s“.
• Kai l = 1 ir l = 2, gauti subapvalkalai yra atitinkamai (atitinkamai) 'p' ir 'd'.
• Dėl to, kai n = 3, trys galintys egzistuoti subapvalkalai yra 3s, 3p ir 3d. Kitu atveju, kai n = 5, galimos l reikšmės yra 0, 1, 2, 3 ir 4. Jei l = 3, atomas turi tris kampinius mazgus.

Magnetinis kvantinis skaičius (m_l)

Magnetinis kvantinis skaičius nustato bendrą orbitų skaičių posluoksnyje ir jų orientaciją. Jį žymi simbolis „m_l.’ Šis skaičius rodo orbitos kampinio momento projekciją išilgai tam tikros ašies.

• Magnetinis kvantinis skaičius nustatomas pagal azimutinį (arba orbitos kampinį momentą) kvantinį skaičių.
• Esant nurodytai l reikšmei, m reikšmė_lpatenka tarp -l iki +l. Dėl to jis netiesiogiai priklauso nuo n reikšmės.
• Pavyzdžiui, jei atome n = 4 ir l = 3, magnetinis kvantinis skaičius gali būti -3, -2, -1, 0, +1, +2 ir +3. Bendras orbitų skaičius tam tikrame posluoksnyje nustatomas pagal orbitos „l“ reikšmę.
• Jis apskaičiuojamas pagal formulę (2l + 1). Pavyzdžiui, „3d“ posluoksnis (n=3, l=2) turi 5 orbitales (2*2 + 1). Kiekviena orbita gali laikyti du elektronus. Dėl to 3d subapvalas gali talpinti iš viso 10 elektronų.

Elektronų sukimosi kvantinis skaičius (-iai)

Elektronų sukimosi kvantinis skaičius nepriklauso nuo n, l ir m_lvertybes. Šio skaičiaus reikšmė, žymima simboliu m_s, nurodo kryptį, kuria sukasi elektronas.

• Juos_sreikšmė rodo kryptį, kuria sukasi elektronas. Elektronų sukimosi kvantinis skaičius gali turėti reikšmes nuo +1/2 iki -1/2.
• Teigiama m reikšmė_sžymi elektrono sukimąsi aukštyn, dar vadinamą sukimu aukštyn.
• Jeigu m_syra neigiamas, sakoma, kad atitinkamas elektronas sukasi žemyn arba sukasi žemyn.
• Elektronų sukimosi kvantinio skaičiaus reikšmė lemia, ar atitinkamas atomas gali sukurti magnetinį lauką, ar ne. Vertė m_sgalima apibendrinti iki ±½.

Kvantinių skaičių reikšmė

Kvantiniai skaičiai yra reikšmingi, nes juos galima naudoti norint įvertinti atomo elektronų konfigūraciją ir vietą, kurioje greičiausiai yra jo elektronai. Atominį spindulį ir atomų jonizacijos energiją, be kitų savybių, taip pat lemia kvantiniai skaičiai.

Kiekvienas kvantinis skaičius turi savo reikšmę, kuri aprašyta šioje lentelėje:

Atominė orbita

Kaip žinome, elektronai elgiasi kaip bangos, o elektrono padėtį atomo viduje galima nesunkiai apibrėžti pasitelkus kvantinės mechanikos bangų teoriją, sprendžiant Schrodingerio bangos lygtį tam tikrame atomo energijos lygyje.

Šios banginės funkcijos, apibrėžiančios elektrono padėtį atomo viduje, vadinamos atominėmis orbitomis. Šios orbitos yra vietos, kuriose yra didžiausia tikimybė rasti elektroną. Atomo viduje yra keturių tipų orbitos

• s – orbitinė
• p – orbitinė
• d – orbitinė
• f – orbitinė

Atominės orbitos taip pat apibrėžiamos kaip fizinė erdvė atomo viduje, kurioje tikimybė rasti elektroną yra didžiausia.

Skaityti daugiau:

• Elektroninė elementų konfigūracija
• Orbitalių užpildymas atome
• Atominių orbitalių formos

Kiti dėsniai, susiję su elektronų padėtimi ir keliu

Trys kitos chemijos taisyklės ir principai padeda mums suprasti elektronų padėtį, kelią, orbitas ir energijos lygius atome. Jie aptariami tolesniuose poskyriuose:

bash patikrinkite, ar nustatytas aplinkos kintamasis

Struktūros principas

Aufbau principas, dar vadinamas Aufbau taisykle, sako, kad elektronai pirmiausia patenka į mažesnės energijos atomines orbitales, o ne į aukštesnės energijos. Aufbau vokiškai reiškia statybą.

NCERT struktūros principo apibrėžimas

Esant pagrindinei atomų būsenai, orbitos užpildomos didėjančia jų energija.

The Konstravimo principas padeda mums išsiaiškinti, kaip elektronai išsidėsto atomuose ar joniuose. Pavyzdžiui, 1s subshell užpildomas anksčiau nei 2s subshell.

Štai tvarka, kuria elektronai užpildo orbitales: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p ir taip toliau. Šis užpildymo modelis taikomas kiekvienam atomui.

Dėl pavyzdys , naudojant Aufbau principą, elektroninė sieros konfigūracija parašyta kaip [S] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.

Hundo didžiausio daugialypumo taisyklė

Hundo taisyklė sako, kad kiekviena polygio orbita gauna vieną elektroną anksčiau nei bet kuri iš jų gauna antrą. Ir visi elektronai šiose vienos užimamose orbitalėse turi tą patį sukinį.

NCERT Hundo taisyklės apibrėžimas

Elektronų poravimas orbitose, priklausančiose tam pačiam posluoksniui (p, d arba f), nevyksta tol, kol kiekviena tam posluoksniui priklausanti orbita neturi po vieną elektroną, t. y. ji nėra užimta atskirai.

Pagal Hundo taisyklę, dar vadinamą didžiausios daugybos taisykle, atomai gali turėti kelis nesuporuotus elektronus. Šie nesuporuoti elektronai gali suktis įvairiomis kryptimis, sukurdami magnetinius momentus įvairiomis kryptimis.

Hundo taisyklė taikoma tam tikroms molekulėms, turinčioms nesuporuotų elektronų.

Pauli išskyrimo principas

Pauli išskyrimo principas sako, kad dvi identiškos dalelės, turinčios pusės sveikojo skaičiaus sukimus, sistemoje negali būti toje pačioje kvantinėje būsenoje.

NCERT Pauli išskyrimo principo apibrėžimas

Jokie du elektronai atome negali turėti to paties keturių kvantinių skaičių rinkinio.

ARBA

Toje pačioje orbitoje gali egzistuoti tik du elektronai ir šie elektronai turi turėti priešingą sukinį.

Chemijoje, Pauli išskyrimo principas sako, kad tame pačiame atome nėra dviejų elektronų, kurių visi keturi kvantiniai skaičiai būtų identiški. Tai reiškia, kad daugiausia du elektronai gali užimti tą pačią orbitą ir turi turėti priešingus sukinius.

Pauli išskyrimo principas nustato ribas, kiek elektronų gali būti apvalkale arba posluoksnyje.

Išspręsti klausimai apie kvantinius skaičius

1 klausimas: Raskite visus keturis paskutinio rubidžio elektrono kvantinius skaičius.

Sprendimas:

Rubidžio atominis skaičius Z = 37.

Elektroninė rubidžio konfigūracija,

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶5s¹

Valentinis paskutinio apvalkalo elektronas yra 5s¹

Todėl,

Pagrindinis kvantinis skaičius, n = 5,

Azimutalinis kvantinis skaičius, l = 0,

Magnetinis kvantinis skaičius, m_l= 0,

Sukimosi kvantinis skaičius, s = +1/2

2 klausimas: nurodykite galimas magnetinio kvantinio skaičiaus reikšmes, kai l = 2.

Sprendimas:

Atsižvelgiant į tai, azimutinis kvantinis skaičius, l = 2

Mes tai žinome,

java xor

m_l= – l iki + l

Todėl,

m_l= -2 iki +2

t.y.

m₂= -2, -1, 0, +1, +2

3 klausimas: Raskite visus keturis paskutinio natrio elektrono kvantinius skaičius.

Sprendimas:

Natrio atominis skaičius Z = 11.

Elektroninė rubidžio konfigūracija,

1s²2s²2p⁶3s¹

Valentinio apvalkalo paskutinis elektronas yra 3s¹

Todėl,

Pagrindinis kvantinis skaičius, n = 3,

Azimutalinis kvantinis skaičius, l = 0,

Magnetinis kvantinis skaičius, m_l= 0,

java hashmap

Sukimosi kvantinis skaičius, s = +1/2

4 klausimas: nurodykite galimas magnetinio kvantinio skaičiaus reikšmes, kai l = 3.

Sprendimas:

Atsižvelgiant į tai, azimutinis kvantinis skaičius, l = 3

Mes tai žinome,

jei l = 3,

m_l= nuo – 3 iki + 3

t.y.

m = -3 , -2, -1, 0, +1, +2 +3

Kvantinių skaičių MCQ praktikos problemos

Norėdami sužinoti daugiau apie kvantinių skaičių praktiką MCQ dėl kiekybinių skaičių

DUK apie kvantinius skaičius

Apibrėžkite kvantinius skaičius.

Skaičių rinkinys, naudojamas apibrėžti elektronų skaičiaus atome padėtį ir energiją, vadinamas kvantiniais skaičiais.

Kiek yra kvantinių skaičių?

Keturi kvantiniai skaičiai yra:

• Pagrindinis kvantinis skaičius (n)
• Azimutalinis kvantinis skaičius (l)
• Magnetinis kvantinis skaičius (m_l)
• Elektronų sukimosi kvantinis skaičius (-iai)

Kuris kvantinis skaičius nurodo orbitos formą?

Azimutinis kvantinis skaičius (l), dar vadinamas kampiniu kvantiniu skaičiumi, apibrėžia orbitos formą.

Kuris kvantinis skaičius lemia orbitos orientaciją?

Magnetinis kvantinis skaičius (m_l) naudojamas orbitos orientacijai trimatėje erdvėje pavaizduoti.

Kiek kvantinių skaičių reikia norint nurodyti orbitą?

Norint nurodyti atomo orbitalę, reikia trijų kvantinių skaičių, kurie yra:

• Pagrindinis kvantinis skaičius (n)
• Azimutalinis kvantinis skaičius (l)
• Magnetinis kvantinis skaičius (m_l)

Kuris kvantinis skaičius lemia elektrono energiją?

Elektrono energiją galima lengvai nustatyti naudojant pagrindinį elektrono kvantinį skaičių (n) ir azimutinį kvantinį skaičių (l).

Kas yra kvantinė energija?

Kvantinių dalelių (t.y. labai labai mažų dalelių) energija vadinama kvantine energija. Vienas iš būdų išmatuoti kvantinę energiją yra naudoti fotoną, kuris yra mažiausias šviesos energijos ir kitų elektromagnetinių bangų energijos matavimo vienetas.

Kas yra elektrono sukinys?

Elektronų sukinys yra kvantinė elektronų savybė. Tai forma su kampiniu momentu. Kaip mokymo metodiką, instruktoriai lygina elektronų sukimąsi su planeta, besisukančia aplink savo ašį kas 24 valandas. Sukasi, kai elektronas sukasi pagal laikrodžio rodyklę savo ašyje; sukimasis žemyn įvyksta, kai elektronas sukasi prieš laikrodžio rodyklę.

Kas yra statybos principas?

Konstravimo principas yra chemijos sąvoka, paaiškinanti, kaip elektronai užpildo atomines orbitas atome. Pagal šį principą elektronai, prieš pereidami prie didesnės energijos, užima žemiausios energijos orbitales.

Kas yra Hundo taisyklių 11 klasė?

Hundo taisyklė, dažnai aptariama 11 chemijos klasėje, teigia, kad elektronai prieš susiedami po vieną užims to paties energijos lygio orbitas (apvalkalą). Be to, pavieniui užimtose orbitose elektronai turės lygiagrečius sukimus.

Kas yra pilna SPDF forma?

SPDF reiškia keturis polygius arba orbitales atome: s, p, d ir f. Šios raidės žymi skirtingas atominių orbitų formas ir orientacijas, kuriose gali būti randami elektronai.

• S: Aštriai
• K: Pagrindinis
• D: difuzinis
• F: esminis

Kodėl kvantas vadinamas kvantu?

Terminas kvantas kilęs iš lotyniško žodžio, reiškiančio kiek arba kiekis . Fizikoje tai reiškia atskirus ir nedalomus vienetus, kuriuose tam tikri fiziniai dydžiai, tokie kaip energija ir impulsas, yra kvantuojami pagal kvantinę teoriją. Šie atskiri vienetai yra labai svarbūs norint suprasti dalelių elgesį atominiame ir subatominiame lygmenyse. Todėl kvantinės fizikos sritis pavadinta kvantavimo sąvoka.