Kvanttal: betydelser och egenskaper

De olika teorierna gav upphov till de fyra kvanttalen. Dessa siffror används för att förklara egenskaperna hos elektronerna i en atom. Kvanttal har följande värden och egenskaper:

Det huvudsakliga kvanttalet

Det symboliseras som ” n ” och indikerar energinivåerna som en atom besitter. Det vill säga energinivån där en elektron rör sig. Det låter oss också beräkna det ungefärliga avståndet mellan atomkärnan och elektronen. Likaså låter det oss känna igen storleken på orbitalen där elektronen är belägen. Värdet på detta kvanttal är ett heltal från 1 och framåt. Hittills är endast atomer med högst 8 energinivåer kända.

Det sekundära eller azimutala kvanttalet

Den representeras av bokstaven « l » och indikerar den specifika orbital där en elektron finns. Det indikerar också energisubnivån för en elektron. Värdet på ”l” kan vara: 0, 1, 2,… upp till -1. Orbitaler har i sin tur olika former. De kan klassificeras i:

• ”s” om l=0;
• ”p” om l=1;
• ”d” om l=2; och
• ”f” om l = 3.

Det magnetiska kvanttalet

« m » är det magnetiska kvanttalet , även kallat rörelsemängd, och markerar orienteringen av orbitaler i rymden. Den anger också antalet orbitaler för varje undernivå. Det kan ha ett negativt kvanttalsvärde ”l” (-l), (0) eller ett positivt sekundärt kvanttal (+l).

Spinnkvanttalet

• Spinnkvantnumret (eller spinn) symboliseras med bokstaven ”s” . Detta nummer indikerar rotationsriktningen för elektronerna på en tänkt axel. Den kan ta bråkvärdena: 1/2 och -1/2.

Andra egenskaper hos kvanttal

Förutom de nämnda värdena har kvanttal också andra speciella egenskaper:

• De indikerar positionen för en elektrons energi.
• Enligt Pauli-principen kan ingen elektron i samma atom ha samma kvanttal.
• Enligt en Schrödinger-teori, beroende på kvanttalens värden, erhålls olika lösningar av vågekvationer. Dessa resultat kommer att tillåta oss att känna till de platser som har en högre sannolikhet att ha en elektron.
• Elektronspin ”s” är en karakteristisk egenskap hos elektroner. Detta beror på att de har sin egen rörelsemängd, indikerad av kvanttalet.
• Varje energiundernivå innehåller en eller flera orbitaler. Antalet av dessa orbitaler i varje undernivå och deras rumsliga orientering bestäms av det magnetiska kvanttalet.
• Även om kvanttal används främst för att beskriva elektroner, kan de också beskriva protoner och neutroner i en atom.

Exempel på kvanttal

För att analysera elektronerna i en atom och tillämpa kvanttal tas en väteatom som exempel. Det vill säga en atom som liknar den för väte (H) används, som har en enda kärna och en enda elektron. Denna typ av atomer har värden för kvanttalen: ”n”, ”l” och ”m”. Å andra sidan, i polyelektroniska eller flera elektronatomer, läggs även kvanttalet ”s” till.

Ett annat exempel är kolatomen (C), där elektronerna finns i 2p-orbitalen. De fyra kvanttalen som används för att beskriva elektronerna i denna atom är: n = 2; 1 = 1; m = 1, O eller -1; ys = 1/2.

Bibliografi

• Lahera Claramonte, J. Från atomteori till kvantfysik: Bohr. 2010 (2:a upplagan). Spanien. Nivola Editions.
• Wurtz, A. Atomteorin . 2018. Spanien. De glömda böckerna.
• Gillespie, GT Introduktion till kvantmekanik. 2021 (första upplagan). Spanien. omvänd.