Quantenzahlen: Bedeutungen und Eigenschaften

Die verschiedenen Theorien führten zu den vier Quantenzahlen. Diese Zahlen werden verwendet, um die Eigenschaften der Elektronen in einem Atom zu erklären. Quantenzahlen haben folgende Werte und Eigenschaften:

Die Hauptquantenzahl

Es wird als „ n “ symbolisiert und zeigt die Energieniveaus an , die ein Atom besitzt. Das heißt, das Energieniveau, auf dem sich ein Elektron bewegt. Es erlaubt uns auch, den ungefähren Abstand zwischen dem Atomkern und dem Elektron zu berechnen. Ebenso erlaubt es uns, die Größe des Orbitals zu erkennen, in dem sich das Elektron befindet. Der Wert dieser Quantenzahl ist eine ganze Zahl ab 1. Bisher sind nur Atome mit höchstens 8 Energieniveaus bekannt.

Die sekundäre oder azimutale Quantenzahl

Es wird durch den Buchstaben „ l “ dargestellt und gibt das spezifische Orbital an , in dem sich ein Elektron befindet. Es zeigt auch das Energieunterniveau eines Elektrons an. Der Wert von „l“ kann sein: 0, 1, 2, … bis -1. Orbitale wiederum haben unterschiedliche Formen. Sie können eingeteilt werden in:

• „s“ wenn l=0;
• „p“ wenn l=1;
• „d“ wenn l=2; Und
• „f“ wenn l = 3.

Die magnetische Quantenzahl

« m » ist die magnetische Quantenzahl , auch Drehimpuls genannt, und markiert die Orientierung der Orbitale im Raum. Es gibt auch die Anzahl der Orbitale für jede Unterebene an. Sie kann einen negativen Quantenzahlwert „l“ (-l), (0) oder eine positive Nebenquantenzahl (+l) haben.

Die Spinquantenzahl

• Die Spinquantenzahl (oder Spin) wird durch den Buchstaben „ s“ symbolisiert. Diese Zahl gibt die Rotationsrichtung der Elektronen auf einer imaginären Achse an. Es kann die Bruchwerte annehmen: 1/2 und -1/2.

Andere Eigenschaften von Quantenzahlen

Neben den genannten Werten haben Quantenzahlen noch weitere besondere Eigenschaften:

• Sie geben die Position der Energie eines Elektrons an.
• Nach dem Pauli-Prinzip kann kein Elektron im gleichen Atom die gleichen Quantenzahlen haben.
• Nach einer Schrödinger-Theorie erhält man je nach Wert der Quantenzahlen unterschiedliche Lösungen von Wellengleichungen. Diese Ergebnisse werden es uns ermöglichen, die Orte zu kennen, die eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, ein Elektron zu haben.
• Der Elektronenspin „s“ ist eine charakteristische Eigenschaft von Elektronen. Das liegt daran, dass sie einen eigenen Drehimpuls haben, der durch die Quantenzahl angezeigt wird.
• Jede Energieunterebene enthält ein oder mehrere Orbitale. Die Anzahl dieser Orbitale in jeder Unterebene und ihre räumliche Orientierung werden durch die magnetische Quantenzahl bestimmt.
• Obwohl Quantenzahlen hauptsächlich zur Beschreibung von Elektronen verwendet werden, können sie auch die Protonen und Neutronen in einem Atom beschreiben.

Beispiele für Quantenzahlen

Um die Elektronen eines Atoms zu analysieren und Quantenzahlen anzuwenden, wird ein Wasserstoffatom als Beispiel genommen. Das heißt, es wird ein Atom ähnlich dem von Wasserstoff (H) verwendet, das einen einzelnen Kern und ein einzelnes Elektron hat. Diese Art von Atomen hat Werte für die Quantenzahlen: „n“, „l“ und „m“. Andererseits wird bei polyelektronischen oder mehreren Elektronenatomen auch die Quantenzahl „s“ hinzugefügt.

Ein weiteres Beispiel ist das Kohlenstoffatom (C), bei dem sich die Elektronen im 2p-Orbital befinden. Die vier Quantenzahlen, die zur Beschreibung der Elektronen in diesem Atom verwendet werden, sind: n = 2; l = 1; m = 1, 0 oder -1; ys = 1/2.

Literaturverzeichnis

• Lahera Claramonte, J. Von der Atomtheorie zur Quantenphysik: Bohr. 2010 (2. Auflage). Spanien. Nivola-Ausgaben.
• Wurtz, A. Die Atomtheorie . 2018. Spanien. Die vergessenen Bücher.
• Gillespie, GT Einführung in die Quantenmechanik. 2021 (1. Auflage). Spanien. umkehren.