Learning Objectives
- Definieer de vier quantumgetallen.
- Bepaal de quantumgetallen voor specifieke elektronen als je de juiste gegevens krijgt.
Kun je raden hoeveel mensen er in dit stadion zitten?
Als je een voetbalwedstrijd van een universiteit of profclub bijwoont, heb je een kaartje nodig om naar binnen te mogen. Het is zeer waarschijnlijk dat uw ticket een poortnummer, een sectienummer, een rij en een stoelnummer bevat. Geen enkel ander ticket kan dezelfde vier onderdelen hebben. Het kan hetzelfde poort-, sectie- en stoelnummer hebben, maar dan moet het in een andere rij zijn. Elke zitplaats is uniek en kan slechts door één persoon worden bezet.
We gebruiken een reeks specifieke getallen, kwantumgetallen genaamd, om de plaats van een elektron in een bijbehorend atoom te beschrijven. Kwantumgetallen specificeren de eigenschappen van de atomaire banen en de elektronen in die banen. Een elektron in een atoom of ion heeft vier kwantumgetallen om zijn toestand te beschrijven. Beschouw ze als belangrijke variabelen in een vergelijking die de driedimensionale positie van elektronen in een bepaald atoom beschrijft.
Hoofdkwantumgetal (n)
Het hoofdkwantumgetal, aangeduid met (n), is het belangrijkste energieniveau dat door het elektron wordt bezet. Energieniveaus zijn vaste afstanden tot de kern van een bepaald atoom. Zij worden beschreven in stappen van hele getallen (b.v. 1, 2, 3, 4, 5, 6, . . .). Op plaats n = 1 zou een elektron het dichtst bij de kern zijn, terwijl op n = 2 het elektron verder zou zijn, en op n = 3 nog verder. Zoals we zullen zien, komt het hoofdkwantumgetal overeen met het rijnummer voor een atoom in het periodiek systeem.
Kwantumgetal impulsmoment (l)
Het kwantumgetal impulsmoment, aangeduid als (l), beschrijft de algemene vorm of regio die een elektron inneemt – de vorm van zijn baan. De waarde van l hangt af van de waarde van het principiële kwantumgetal n. Het impulsmomentkwantumgetal kan positieve waarden hebben van nul tot (n – 1). Als n = 2, kan l zowel 0 als 1 zijn.
Magnetisch Kwantumgetal (m1)
Het magnetisch kwantumgetal, aangeduid als (m1), beschrijft de baanoriëntatie in de ruimte. Elektronen kunnen zich bevinden in een van de drie vlakken in de driedimensionale ruimte rond een gegeven kern (x, y en z). Voor een gegeven waarde van het impulsmomentkwantumgetal l, kunnen er (2l + 1) waarden voor m1 zijn. Als voorbeeld:
n = 2
l = 0 of 1
voor l = 0, m1 = 0
voor l = 1, m1 = -1, 0, +1
| Belangrijkste energieniveaus en Sublevels | |||
|---|---|---|---|
| Belangrijkste energieniveau | Aantal van mogelijke sublevels | Mogelijke Kwantumgetallen Angular Momentum | Orbitale Benaming door Hoofdenergieniveau en Sublevel |
| 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 |
In bovenstaande tabel staan de mogelijke magnetische kwantumgetalwaarden (m1) voor de bijbehorende impulsmomentkwantumgetallen (l) van l = 0, l = 1, l = 2, en l = 3.
Spin Kwantumgetal (ms)
Samenvatting
- Kwantumgetallen specificeren de rangschikking van elektronen in orbitalen.
- Er zijn vier kwantumgetallen die informatie geven over verschillende aspecten van het gedrag van elektronen.
Oefening
Kijk de video, pauzeer bij elke vraag en probeer het kwantumgetal te berekenen voordat je het antwoord erbij geschreven ziet staan. Probeer niet de orbitale vragen te beantwoorden, alleen die over het kwantumgetal.
Bespreking
- Wat doen kwantumgetallen?
- Wat is het hoofdkwantumgetal?
- Wat stelt het spin-kwantumgetal voor?
Glossary
- kwantumgetal van het impulsmoment (l): Beschrijft het algemene gebied dat door het elektron wordt bezet.
- magnetisch kwantumgetal (m): Beschrijft de baanoriëntatie van het elektron in de ruimte.
- hoofdkwantumgetal (n): Specificeert het belangrijkste energieniveau bezet door het elektron.
- kwantumgetallen: Beschrijven de plaats van een elektron in een atoom.
- spin-kwantumgetal (ms): Beschrijft de spin voor een gegeven elektron.