Cele nauczania
- Zdefiniuj cztery liczby kwantowe.
- Określ liczby kwantowe dla konkretnych elektronów, gdy otrzymasz odpowiednie dane.
Czy potrafisz zgadnąć, ile osób jest na tym stadionie?
Jeśli chodzisz na mecz piłki nożnej w college’u lub zawodowy, potrzebujesz biletu, aby wejść. Jest bardzo prawdopodobne, że twój bilet może określać numer bramy, numer sekcji, rząd i numer miejsca. Żaden inny bilet nie może mieć tych samych czterech części. Może mieć tę samą bramę, sekcję i numer miejsca, ale musi być w innym rzędzie. Każde miejsce jest unikalne i pozwala tylko jednemu okupantowi je wypełnić.
Używamy serii określonych liczb, zwanych liczbami kwantowymi, do opisania położenia elektronu w powiązanym atomie. Liczby kwantowe określają właściwości orbitali atomowych i elektronów na tych orbitalach. Elektron w atomie lub jonie ma cztery liczby kwantowe opisujące jego stan. Pomyśl o nich jako o ważnych zmiennych w równaniu, które opisuje trójwymiarową pozycję elektronów w danym atomie.
Główna liczba kwantowa (n)
Główna liczba kwantowa , oznaczana przez (n), jest głównym poziomem energetycznym zajmowanym przez elektron. Poziomy energetyczne to stałe odległości od jądra danego atomu. Są one opisywane za pomocą liczb całkowitych (np. 1, 2, 3, 4, 5, 6, …). Przy położeniu n = 1, elektron byłby najbliżej jądra, podczas gdy n = 2 elektron byłby dalej, a n = 3 jeszcze dalej. Jak zobaczymy, główna liczba kwantowa odpowiada numerowi rzędu atomu w układzie okresowym.
Liczba kwantowa momentu kątowego (l)
Liczba kwantowa momentu kątowego, oznaczana jako (l), opisuje ogólny kształt lub region, który zajmuje elektron – jego kształt orbitalny. Wartość l zależy od wartości głównej liczby kwantowej n. Liczba kwantowa momentu pędu może mieć wartości dodatnie od zera do (n – 1). Jeżeli n = 2, to l może wynosić 0 lub 1.
Magnetyczna liczba kwantowa (m1)
Magnetyczna liczba kwantowa, oznaczana jako (m1), opisuje orientację orbitali w przestrzeni. Elektrony mogą znajdować się w jednej z trzech płaszczyzn w przestrzeni trójwymiarowej wokół danego jądra (x, y, i z). Dla danej wartości liczby kwantowej momentu pędu l może istnieć (2l + 1) wartości m1. Jako przykład:
n = 2
l = 0 lub 1
dla l = 0, m1 = 0
dla l = 1, m1 = -1, 0, +1
| Główne poziomy energetyczne i podpoziomy | |||
|---|---|---|---|
| Główny poziom energetyczny | Liczba możliwych podpoziomów | Możliwe liczby kwantowe momentu kątowego | Orbital Designation by Principal Energy Level and 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 |
Tabela powyżej przedstawia możliwe wartości magnetycznej liczby kwantowej (m1) dla odpowiadających im liczb kwantowych momentu pędu (l) o wartościach l = 0, l = 1, l = 2, i l = 3.
Spinowa liczba kwantowa (ms)
Podsumowanie
- Liczby kwantowe określają rozmieszczenie elektronów na orbitalach.
- Istnieją cztery liczby kwantowe, które dostarczają informacji o różnych aspektach zachowania elektronów.
Praktyka
Oglądaj film, zatrzymuj się przy każdym pytaniu i spróbuj obliczyć liczbę kwantową zanim zobaczysz wpisaną odpowiedź. Nie próbuj odpowiadać na pytania dotyczące orbitali, tylko na pytania dotyczące liczb kwantowych.
Przegląd
- Czym zajmują się liczby kwantowe?
- Co to jest główna liczba kwantowa?
- Co reprezentuje spinowa liczba kwantowa?
Słowniczek
- Kwantowy moment pędu (l): Opisuje ogólny region zajmowany przez elektron.
- magnetyczna liczba kwantowa (m): Opisuje orbitalną orientację elektronu w przestrzeni.
- główna liczba kwantowa (n): Określa główny poziom energetyczny zajmowany przez elektron.
- Liczby kwantowe: Opisują położenie elektronu w atomie.
- spinowa liczba kwantowa (ms): Opisuje spin dla danego elektronu.