Lernziele
- Bestimmen Sie die vier Quantenzahlen.
- Bestimmen Sie Quantenzahlen für bestimmte Elektronen, wenn Sie entsprechende Daten erhalten.
Kannst du erraten, wie viele Leute in diesem Stadion sind?
Wenn du ein College- oder Profifußballspiel besuchst, brauchst du ein Ticket, um hineinzukommen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass auf Ihrem Ticket eine Tornummer, eine Sektionsnummer, eine Reihe und eine Sitzplatznummer angegeben sind. Keine andere Eintrittskarte kann dieselben vier Teile haben. Es kann die gleiche Tor-, Sektions- und Sitzplatznummer haben, aber es muss in einer anderen Reihe liegen. Jeder Sitzplatz ist einzigartig und kann nur von einer Person besetzt werden.
Wir verwenden eine Reihe von spezifischen Zahlen, die Quantenzahlen genannt werden, um die Position eines Elektrons in einem zugehörigen Atom zu beschreiben. Quantenzahlen spezifizieren die Eigenschaften der Atomorbitale und der Elektronen in diesen Orbitalen. Ein Elektron in einem Atom oder Ion hat vier Quantenzahlen, um seinen Zustand zu beschreiben. Stellen Sie sich diese als wichtige Variablen in einer Gleichung vor, die die dreidimensionale Position der Elektronen in einem bestimmten Atom beschreibt.
Hauptquantenzahl (n)
Die Hauptquantenzahl , bezeichnet mit (n), ist das Hauptenergieniveau, das das Elektron besetzt. Energieniveaus sind feste Abstände vom Kern eines Atoms. Sie werden in ganzzahligen Schritten beschrieben (z. B. 1, 2, 3, 4, 5, 6, . . .). An der Position n = 1 wäre ein Elektron dem Atomkern am nächsten, während n = 2 das Elektron weiter entfernt wäre und n = 3 noch weiter entfernt wäre. Wie wir sehen werden, entspricht die Hauptquantenzahl der Reihennummer für ein Atom im Periodensystem.
Drehimpulsquantenzahl (l)
Die Drehimpulsquantenzahl, bezeichnet mit (l), beschreibt die allgemeine Form oder Region, die ein Elektron einnimmt – seine Orbitalform. Der Wert von l ist abhängig vom Wert der Hauptquantenzahl n. Die Drehimpulsquantenzahl kann positive Werte von Null bis (n – 1) annehmen. Ist n = 2, kann l entweder 0 oder 1 sein.
Magnetische Quantenzahl (m1)
Die magnetische Quantenzahl, bezeichnet mit (m1), beschreibt die Orbitalorientierung im Raum. Die Elektronen können sich in einer von drei Ebenen im dreidimensionalen Raum um einen gegebenen Kern befinden (x, y und z). Für einen gegebenen Wert der Drehimpulsquantenzahl l kann es (2l + 1) Werte für m1 geben. Als Beispiel:
n = 2
l = 0 oder 1
für l = 0, m1 = 0
für l = 1, m1 = -1, 0, +1
| Hauptenergieniveaus und Unterniveaus | |||
|---|---|---|---|
| Hauptenergieniveau | Anzahl möglicher Unterniveaus | Mögliche Drehimpulsquantenzahlen | Orbitalbezeichnung nach Hauptenergieniveau und Unterniveau |
| n = 1 | 1 | l = 0 | 1s | n = 2 | 2 | l = 0 l = 1 |
2s 2p |
| n = 3 | 3 | l = 0 l = 1 l = 2 |
3s 3p 3d |
| n = 4 | 4 | l = 0 l = 1 l = 2 l = 3 |
4s 4p 4d 4f |
Die obige Tabelle zeigt die möglichen magnetischen Quantenzahlenwerte (m1) für die entsprechenden Drehimpulsquantenzahlen (l) von l = 0, l = 1, l = 2 und l = 3.
Spin-Quantenzahl (ms)
Zusammenfassung
- Quantenzahlen geben die Anordnung der Elektronen in Orbitalen an.
- Es gibt vier Quantenzahlen, die Informationen über verschiedene Aspekte des Elektronenverhaltens liefern.
Praxis
Schauen Sie sich das Video an, halten Sie bei jeder Frage inne und versuchen Sie, die Quantenzahl zu berechnen, bevor Sie die Antwort aufgeschrieben sehen. Versuchen Sie nicht, die Orbitalfragen zu beantworten, sondern nur die Quantenzahlfragen.
Wiederholung
- Was bewirken Quantenzahlen?
- Was ist die Hauptquantenzahl?
- Was stellt die Spinquantenzahl dar?
Glossar
- Drehimpulsquantenzahl (l): Beschreibt den allgemeinen Bereich, den das Elektron besetzt.
- Magnetische Quantenzahl (m): Beschreibt die Orbitalorientierung des Elektrons im Raum.
- Hauptquantenzahl (n): Gibt das Hauptenergieniveau an, das das Elektron besetzt.
- Quantenzahlen: Beschreiben den Ort eines Elektrons in einem Atom.
- Spinquantenzahl (ms): Beschreibt den Spin für ein bestimmtes Elektron.