Les nombres quantiques sont des valeurs qui décrivent l'état énergétique ou énergétique de l'électron d'un atome. Les nombres indiquent le spin, l'énergie, le moment magnétique et le moment angulaire d'un électron. Selon l'Université Purdue, les nombres quantiques proviennent du modèle de Bohr, de l'équation d'onde Hw = Ew de Schrödinger, des règles de Hund et de la théorie orbitale de Hund-Mulliken. Pour comprendre les nombres quantiques qui décrivent les électrons dans un atome, il est utile de se familiariser avec les termes et principes de physique et de chimie associés.
Principal nombre quantique
Les électrons tournent dans des coquilles atomiques appelées orbitales . Caractérisé par "n", le nombre quantique principal identifie la distance entre le noyau d'un atome et un électron, la taille de l'orbitale et le moment angulaire azimutal, qui est le deuxième nombre quantique représenté par "ℓ". Le nombre quantique principal décrit également l'énergie d'une orbitale car les électrons sont dans un état de mouvement constant, ont des charges opposées et sont attirés par le noyau. Les orbitales où n = 1 sont plus proches du noyau d'un atome que celles où n = 2 ou un nombre plus élevé. Lorsque n = 1, un électron est dans un état fondamental. Lorsque n = 2, les orbitales sont dans un état excité.
Nombre quantique angulaire
Représenté par "ℓ", le nombre quantique angulaire, ou azimutal, identifie la forme d'une orbitale. Il indique également quel sous-orbitaire, ou couche de coquille atomique, vous pouvez trouver un électron. Purdue University dit que les orbitales peuvent avoir des formes sphériques où ℓ = 0, des formes polaires où ℓ = 1 et des formes de trèfle où ℓ = 2. Une forme de trèfle qui a un pétale supplémentaire est définie par ℓ = 3. Les orbitales peuvent avoir des formes plus complexes avec des pétales supplémentaires. Les nombres quantiques angulaires peuvent avoir n'importe quel nombre entier entre 0 et n-1 pour décrire la forme d'une orbitale. Quand il y a des sous-orbitales, ou des sous-coquilles, une lettre représente chaque type: "s" pour ℓ = 0, "p" pour ℓ = 1, "d" pour ℓ = 2 et "f" pour ℓ = 3. Les orbitales peuvent avoir plus de sous-coquilles qui donnent un plus grand nombre quantique angulaire. Plus la valeur de la sous-coque est grande, plus elle est énergisée. Quand ℓ = 1 et n = 2, le sous-shell est 2p car le nombre 2 représente le nombre quantique principal et p représente la sous-couche.
Nombre quantique magnétique
Le quantum magnétique nombre, ou "m", décrit l'orientation d'une orbitale basée sur sa forme (ℓ) et son énergie (n). Dans les équations, vous verrez le nombre quantique magnétique caractérisé par la lettre minuscule M avec un indice ℓ, m_ {ℓ}, qui vous indique l'orientation des orbitales dans un sous-niveau. L'Université Purdue déclare que vous avez besoin du nombre quantique magnétique pour toute forme qui n'est pas une sphère, où ℓ = 0, parce que les sphères n'ont qu'une orientation. D'autre part, les "pétales" d'une orbitale avec une forme de feuille de trèfle ou polaire peuvent faire face à des directions différentes, et le nombre quantique magnétique indique à quel point ils sont confrontés. Au lieu d'avoir des nombres entiers positifs consécutifs, un nombre quantique magnétique peut avoir des valeurs entières de -2, -1, 0, +1 ou +2. Ces valeurs divisent les sous-coquilles en orbitales individuelles qui portent les électrons. De plus, chaque sous-shell a 2ℓ + 1 orbitales. Par conséquent, la sous-couche s, qui est égale au nombre quantique angulaire 0, a une orbitale: (2x0) + 1 = 1. La sous-couche d, qui est égale au nombre quantique angulaire 2, aurait cinq orbitales: (2x2) + 1 = 5.
Spin Quantum Number
Le principe d'exclusion de Pauli dit qu'il n'y a pas deux électrons peut avoir les mêmes valeurs n, ℓ, m ou s. Par conséquent, seulement un maximum de deux électrons peuvent être dans la même orbitale. Quand il y a deux électrons dans la même orbitale, ils doivent tourner dans des directions opposées, car ils créent un champ magnétique. Le nombre quantique de spin, ou s, est la direction dans laquelle un électron tourne. Dans une équation, vous pouvez voir ce nombre représenté par une minuscule m et un indice minuscule s, ou m_ {s}. Comme un électron ne peut tourner que dans l'une des deux directions - dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre - les nombres qui représentent s sont +1/2 ou -1/2. Les scientifiques peuvent se référer à la rotation comme "up" quand il est dans le sens antihoraire, ce qui signifie que le nombre quantique de spin est +1/2. Quand le spin est "down", il a une valeur m_ {s} de -1/2.
