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Les différentes théories ont donné naissance aux quatre nombres quantiques. Ces nombres sont utilisés pour expliquer les caractéristiques des électrons dans un atome. Les nombres quantiques ont les valeurs et propriétés suivantes :
Le nombre quantique principal
Il est symbolisé par » n » et indique les niveaux d’énergie possédés par un atome. C’est-à-dire le niveau d’énergie où se déplace un électron. Il nous permet également de calculer la distance approximative entre le noyau de l’atome et l’électron. De même, cela nous permet de reconnaître la taille de l’orbite où se trouve l’électron. La valeur de ce nombre quantique est un nombre entier à partir de 1. Jusqu’à présent, seuls les atomes avec 8 niveaux d’énergie au plus sont connus.
Le nombre quantique secondaire ou azimutal
Il est représenté par la lettre « l » et indique l’ orbitale spécifique où se trouve un électron. Il indique également le sous-niveau d’énergie d’un électron. La valeur de « l » peut être : 0, 1, 2,… jusqu’à -1. Les orbitales, à leur tour, ont des formes différentes. Ils peuvent être classés en :
- « s » si l=0 ;
- « p » si 1=1 ;
- « d » si 1=2 ; et
- « f » si l = 3.
Le nombre quantique magnétique
« m » est le nombre quantique magnétique , aussi appelé moment cinétique, et marque l’orientation des orbitales dans l’espace. Il indique également le nombre d’orbitales pour chaque sous-niveau. Il peut avoir une valeur de nombre quantique négatif « l » (-l), (0) ou un nombre quantique secondaire positif (+l).
Le nombre quantique de spin
- Le nombre quantique de spin (ou spin) est symbolisé par la lettre « s ». Ce nombre indique le sens de rotation des électrons sur un axe imaginaire. Il peut prendre les valeurs fractionnaires : 1/2 et -1/2.
Autres caractéristiques des nombres quantiques
En plus des valeurs mentionnées, les nombres quantiques ont également d’autres caractéristiques particulières :
- Ils indiquent la position de l’énergie d’un électron.
- Selon le principe de Pauli, aucun électron d’un même atome ne peut avoir les mêmes nombres quantiques.
- Selon une théorie de Schrödinger, en fonction des valeurs des nombres quantiques, différentes solutions d’équations d’onde sont obtenues. Ces résultats nous permettront de connaître les endroits qui ont une probabilité plus élevée d’avoir un électron.
- Le spin électronique « s » est une propriété caractéristique des électrons. C’est parce qu’ils ont leur propre moment cinétique, indiqué par le nombre quantique.
- Chaque sous-niveau d’énergie contient une ou plusieurs orbitales. Le nombre de ces orbitales dans chaque sous-niveau et leur orientation spatiale sont déterminés par le nombre quantique magnétique.
- Bien que les nombres quantiques soient principalement utilisés pour décrire les électrons, ils peuvent également décrire les protons et les neutrons dans un atome.
Exemples de nombres quantiques
Afin d’analyser les électrons d’un atome et d’appliquer les nombres quantiques, un atome d’hydrogène est pris comme exemple. C’est-à-dire qu’un atome similaire à celui de l’hydrogène (H) est utilisé, qui a un seul noyau et un seul électron. Ce type d’atomes a des valeurs pour les nombres quantiques : « n », « l » et « m ». D’autre part, en polyélectronique ou à plusieurs atomes d’électrons, le nombre quantique « s » est également ajouté.
Un autre exemple est l’atome de carbone (C), où les électrons sont dans l’orbite 2p. Les quatre nombres quantiques utilisés pour décrire les électrons dans cet atome sont : n = 2 ; l = 1 ; m = 1, 0 ou -1 ; oui = 1/2.
Bibliographie
- Lahera Claramonte, J. De la théorie atomique à la physique quantique : Bohr. 2010 (2e édition). Espagne. Éditions Nivola.
- Wurtz, A. La théorie atomique . 2018. Espagne. Les livres oubliés.
- Gillespie, GT Introduction à la mécanique quantique. 2021 (1ère édition). Espagne. inverse.
