Numerele cuantice în chimie, sunt seturile de numere care descriu orbita unui electron și mișcarea în interiorul unui atom. Atunci când numerele cuantice ale tuturor electronilor dintr-un atom dat se adună, ele trebuie să satisfacă Ecuația Schrodinger .

Numerele cuantice sunt setul de numere folosite pentru a descrie poziția și energia unui electron într-un atom. Există patru tipuri de numere cuantice: principale, azimutale, magnetice și spin. Numerele cuantice reprezintă valorile cantităților conservate ale unui sistem cuantic.

Să învățăm despre toate numerele cuantice în detaliu în acest articol.

Cuprins

• Ce sunt numerele cuantice?
• Tipuri de numere cuantice
• Semnificația numerelor cuantice
• Orbital atomic
• Alte legi legate de poziția și calea electronilor

Ce sunt numerele cuantice?

Numerele cuantice sunt setul de valori constante în abordarea cuantică. Numerele cuantice sau Numerele cuantice electronice descrie un electron cu valori numerice care oferă soluții la ecuația de undă Schrodinger pentru atomii de hidrogen aceste numere pot defini poziția, energia și orientarea unui electron într-un atom prin mulțimea de numere.

protocolul udp

In conformitate cu Principiul excluderii Pauli , doi electroni dintr-un atom nu pot avea același set de numere cuantice. Pentru a caracteriza fiecare număr cuantic este folosită o valoare semiîntreg sau întreg. Numerele cuantice principale, azimutale și magnetice sunt legate, respectiv, de mărimea, forma și orientarea atomului.

Patru numere cuantice pot fi folosite pentru a descrie complet toate proprietățile unui electron dat dintr-un atom; acestea sunt:

1. Numărul cuantic principal
2. Numărul cuantic al momentului unghiular orbital (sau numărul cuantic azimutal).
3. Numărul cuantic magnetic
4. Numărul cuantic de spin al electronului

Tipuri de numere cuantice

Patru numere cuantice sunt folosite pentru a descrie pe deplin toate caracteristicile unui electron dintr-un atom. Aceste numere cuantice sunt:

• Număr cuantic principal (n)
• Număr cuantic azimutal (l)
• Numărul cuantic magnetic (m_l)
• Numărul cuantic de spin al electronului (e)

Număr cuantic principal (n)

Simbolul „n” reprezintă principalele numere cuantice. Ele denotă învelișul de electroni primar al atomului. Deoarece descrie distanța cea mai probabilă dintre nucleu și electroni, o valoare mai mare a numărului cuantic principal implică o distanță mai mare între electron și nucleu (care, la rândul său, implică o dimensiune atomică mai mare).

• Valoarea numărului cuantic principal poate fi orice număr întreg cu o valoare pozitivă egală sau mai mare decât unu. Valoarea n=1 indică cea mai interioară înveliș de electroni a unui atom, care corespunde stării de energie cea mai scăzută a unui electron (sau starea fundamentală).
• Ca urmare, numărul cuantic principal, n, nu poate avea o valoare negativă sau poate fi egal cu zero, deoarece un atom nu poate avea o valoare negativă sau nicio valoare pentru un înveliș principal.
• Atunci când un electron este infuzat cu energie (starea excitată), electronul sare de la o înveliș principal la un înveliș superior, determinând creșterea valorii lui n.
• În mod similar, pe măsură ce electronii pierd energie, ei revin în învelișurile inferioare, scăzând valoarea lui n. Absorbția se referă la creșterea valorii lui n pentru un electron, subliniind fotonii sau energia absorbită de electron.
• În mod similar, o scădere a valorii lui n pentru un electron este denumită emisie și aici electronii își emit energia.

Numărul cuantic azimutal (l) – Numărul cuantic al momentului unghiular orbital

Numărul cuantic azimutal (sau momentul unghiular orbital) descrie forma unui orbital. Este reprezentată de litera „l”, iar valoarea sa este egală cu numărul total de noduri unghiulare din orbital.

• O valoare a numărului cuantic azimutal poate desemna fie un subshell s, p, d sau f, ale cărui forme variază.
• Această valoare este determinată de (și limitată de) valoarea numărului cuantic principal, adică numărul cuantic azimutal variază între 0 și (n-1).
• De exemplu, dacă n = 3, numărul cuantic azimutal poate avea trei valori: 0, 1 și 2.
• Când l este setat la zero, subshell-ul rezultat este un subshell „s”.
• Când l=1 și l=2, subshell-urile rezultate sunt subshell-uri „p” și, respectiv, „d” (respectiv).
• Ca rezultat, atunci când n=3, cele trei subshell-uri care pot exista sunt 3s, 3p și 3d. Într-un alt caz în care n = 5, valorile posibile ale lui l sunt 0, 1, 2, 3 și 4. Dacă l = 3, atomul conține trei noduri unghiulare.

Numărul cuantic magnetic (m_l)

Numărul cuantic magnetic determină numărul total de orbitali dintr-un subshell, precum și orientarea acestora. Este reprezentat de simbolul ‘m_l.’ Acest număr reprezintă proiecția momentului unghiular al orbitalului de-a lungul unei axe date.

• Numărul cuantic magnetic este determinat de numărul cuantic azimutal (sau momentul unghiular orbital).
• Pentru o valoare dată a lui l, valoarea lui m_lse încadrează între -l și +l. Ca urmare, este dependentă indirect de valoarea lui n.
• De exemplu, dacă n = 4 și l = 3 într-un atom, numărul cuantic magnetic poate fi -3, -2, -1, 0, +1, +2 și +3. Numărul total de orbitali dintr-un subshell dat este determinat de valoarea „l” a orbitalului.
• Se calculează folosind formula (2l + 1). Subshell-ul „3d” (n=3, l=2), de exemplu, are 5 orbitali (2*2 + 1). Fiecare orbital poate conține doi electroni. Ca rezultat, subshell-ul 3d poate găzdui un total de 10 electroni.

Numărul cuantic de spin al electronului (e)

Numărul cuantic de spin al electronului este independent de n, l și m_lvalorile. Valoarea acestui număr, notat cu simbolul m_s, indică direcția în care se rotește electronul.

• Lor_svaloarea indică direcția în care se rotește electronul. Numărul cuantic de spin al electronului poate avea valori între +1/2 și -1/2.
• O valoare pozitivă a lui m_sdenotă un spin ascendent al electronului, cunoscut și sub numele de spin up.
• Dacă m_seste negativ, se spune că electronul în cauză are un spin descendent sau spin în jos.
• Valoarea numărului cuantic de spin al electronului determină dacă atomul în cauză poate genera sau nu un câmp magnetic. Valoarea lui m_spoate fi generalizat la ±½.

Semnificația numerelor cuantice

Numerele cuantice sunt semnificative deoarece pot fi folosite pentru a estima configurația electronică a unui atom și unde este cel mai probabil să fie localizați electronii acestuia. Raza atomică și energia de ionizare a atomilor, printre alte proprietăți, sunt, de asemenea, determinate de numerele cuantice.

Fiecare număr cuantic are propria sa semnificație, care este descrisă în următorul tabel:

Orbital atomic

După cum știm că electronii se comportă ca undele și poziția electronului în interiorul atomului poate fi definită cu ușurință cu ajutorul teoriei ondulatorii a mecanicii cuantice prin rezolvarea ecuației de undă Schrodinger la nivelul energetic specific al unui atom.

Aceste funcții de undă care definesc poziția unui electron în interiorul unui atom se numesc orbitali atomici. Acești orbitali sunt locurile care au cea mai mare probabilitate de a găsi electronul. Există patru tipuri de orbitali în interiorul unui atom

• s – orbital
• p – orbital
• d – orbital
• f – orbital

Orbitalii atomici sunt, de asemenea, definiți ca spațiul fizic din interiorul atomului în care probabilitatea de a găsi electronul este cea mai mare.

Citeşte mai mult:

java deschiderea unui fișier

• Configurația electronică a elementelor
• Umplerea orbitalilor în atom
• Formele orbitalilor atomici

Alte legi legate de poziția și calea electronilor

Alte trei reguli și principii din chimie ne ajută să înțelegem poziția, calea, orbitele și nivelurile de energie ale electronilor dintr-un atom, acestea fiind discutate în subsecțiunile ulterioare:

Principiul structurii

Principiul Aufbau, numit și regula Aufbau, spune că electronii intră în orbitalii atomici de energie inferioară mai întâi înainte de cei de energie mai mare. Aufbau înseamnă construirea în germană.

NCERT Definiția principiului structurii

În starea fundamentală a atomilor, orbitalii sunt umpluți în ordinea energiilor lor crescânde.

The Principiul constructiei ne ajută să ne dăm seama cum se aranjează electronii în atomi sau ioni. De exemplu, subshell-ul 1s este umplut înainte de subshell-ul 2s.

Iată ordinea în care electronii umplu orbitalii: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p și așa mai departe. Acest model de umplere se aplică fiecărui atom.

Pentru exemplu , folosind Principiul Aufbau, configurația electronică a sulfului este scris ca [S] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.

Regula lui Hund a multiplicității maxime

Regula lui Hund spune că fiecare orbital dintr-un subnivel primește un electron înainte ca oricare dintre ei să primească al doilea. Și toți electronii din acești orbitali unic ocupați au același spin.

Definiția NCERT a regulii lui Hund

Împerecherea electronilor în orbitalii care aparțin aceluiași subînveliș (p, d sau f) nu are loc până când fiecare orbital aparținând acelui subînveliș are câte un electron, adică este ocupat individual.

Regula lui Hund, numită și regula multiplicității maxime, poate avea ca rezultat atomii care au mai mulți electroni nepereche. Acești electroni nepereche se pot roti în direcții diferite, creând momente magnetice în diferite direcții.

Regula lui Hund se aplică anumitor molecule care au electroni nepereche.

Principiul excluderii Pauli

Principiul de excludere Pauli spune că două particule identice cu spini semiîntregi nu pot fi în aceeași stare cuantică într-un sistem.

Definiția NCERT a principiului de excludere a lui Pauli

Nici doi electroni dintr-un atom nu pot avea același set de patru numere cuantice.

SAU

Doar doi electroni pot exista în același orbital și acești electroni trebuie să aibă spin opus.

În chimie, Principiul excluderii Pauli ne spune că în cadrul aceluiași atom, doi electroni nu pot avea toate cele patru numere cuantice identice. Aceasta înseamnă că cel mult doi electroni pot ocupa același orbital și trebuie să aibă spini opuși.

Principiul de excludere Pauli stabilește limite pentru câți electroni pot fi într-o înveliș sau într-un subshell.

Întrebări rezolvate despre numere cuantice

Întrebări 1: Găsiți toate cele patru numere cuantice ale ultimului electron al Rubidiului.

Soluţie:

Rubidiul are numărul atomic, Z = 37.

Configurația electronică a Rubidiuului,

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶5s¹

Ultimul electron al valenței este de 5s¹

Prin urmare,

Numărul cuantic principal, n = 5,

Număr cuantic azimutal, l = 0,

Număr cuantic magnetic, m_l= 0,

Spin Quantum Number, s = +1/2

Întrebările 2: Precizați valorile posibile ale numărului cuantic magnetic pentru l = 2.

naţionalitatea lui pete davidson

Soluţie:

Având în vedere că, numărul cuantic azimutal, l = 2

Noi stim aia,

m_l= – l la + l

Prin urmare,

m_l= -2 până la +2

adică

m₂= -2, -1, 0, +1, +2

Întrebările 3: Găsiți toate cele patru numere cuantice ale ultimului electron al sodiului.

Soluţie:

Sodiul are numărul atomic, Z = 11.

Configurația electronică a Rubidiuului,

1s²2s²2p⁶3s¹

Ultimul electron al învelișului de valență este de 3s¹

Prin urmare,

Numărul cuantic principal, n = 3,

Număr cuantic azimutal, l = 0,

Număr cuantic magnetic, m_l= 0,

hashmap java

Spin Quantum Number, s = +1/2

Întrebările 4: Precizați valorile posibile ale numărului cuantic magnetic pentru l = 3.

Soluţie:

Având în vedere că, numărul cuantic azimutal, l = 3

Noi stim aia,

pentru l = 3,

m_l= – 3 până la + 3

adică

m = -3 , -2, -1, 0, +1, +2 +3

Probleme de practică pentru numere cuantice MCQ

Pentru a afla mai multe despre Practica numerelor cuantice MCQ-uri pe numere cantitative

Întrebări frecvente despre numerele cuantice

Definiți numerele cuantice.

Setul de numere care sunt folosite pentru a defini poziția și energia numărului de electroni dintr-un atom se numesc numere cuantice.

Câte numere cuantice există?

Cele patru numere cuantice sunt:

• Număr cuantic principal (n)
• Număr cuantic azimutal (l)
• Numărul cuantic magnetic (m_l)
• Numărul cuantic de spin al electronului (e)

Care număr cuantic specifică forma unui orbital?

Numărul cuantic azimutal (l) numit și numărul cuantic unghiular definește forma orbitalului.

Ce număr cuantic determină orientarea orbitalului?

Numărul cuantic magnetic (m_l) este folosit pentru a reprezenta orientarea orbitalului în spațiul tridimensional.

Câte numere cuantice sunt necesare pentru a specifica un orbital?

Sunt necesare trei numere cuantice pentru a specifica orbitalul unui atom, care sunt:

• Număr cuantic principal (n)
• Număr cuantic azimutal (l)
• Numărul cuantic magnetic (m_l)

Care număr cuantic determină energia electronului?

Energia electronului poate fi determinată cu ușurință folosind numărul cuantic principal (n) și numărul cuantic azimutal (l) ale unui electron.

Ce este energia cuantică?

Energia particulelor cuantice (adică a particulelor foarte foarte mici) se numește energie cuantică. O modalitate de a măsura energia cuantică este utilizarea Photonului, care este cea mai mică unitate de măsură pentru a măsura energia luminii și energia altor unde electromagnetice.

Ce este spinul unui electron?

Spinul electronilor este o proprietate cuantică a electronilor. Este o formă cu moment unghiular. Ca tehnică de predare, instructorii compară rotația electronilor cu planeta care se rotește pe propria sa axă la fiecare 24 de ore. Spin-up apare atunci când electronul se rotește în sensul acelor de ceasornic pe axa sa; spin-down apare atunci când electronul se rotește în sens invers acelor de ceasornic.

Ce este principiul construcției?

Principiul constructiei este un concept în chimie care explică modul în care electronii umplu orbitalii atomici dintr-un atom. Conform acestui principiu, electronii ocupă orbitalii de cea mai joasă energie disponibile înainte de a trece la cei de energie mai mare.

Care este clasa de reguli 11 a lui Hund?

Regula lui Hund, adesea discutată în clasa 11 de chimie, afirmă că electronii vor ocupa orbitalii de același nivel de energie (subshell) individual înainte de a se împerechea. În plus, electronii din orbitalii ocupați individual vor avea spini paraleli.

Ce este Fullform of SPDF?

SPDF reprezintă cele patru subniveluri sau orbitali dintr-un atom: s, p, d și f. Aceste litere reprezintă diferite forme și orientări ale orbitalilor atomici unde este probabil să se găsească electronii.

• S: Ascuțit
• Î: Principal
• D: difuz
• F: fundamental

De ce se numește cuantica cuantică?

Termenul cuantic provine din cuvântul latin care înseamnă cât costă sau cantitate . În fizică, se referă la unitățile discrete și indivizibile în care anumite cantități fizice, cum ar fi energia și impulsul, sunt cuantificate conform teoriei cuantice. Aceste unități discrete sunt fundamentale pentru înțelegerea comportamentului particulelor la nivel atomic și subatomic. Prin urmare, domeniul fizicii cuantice este numit după conceptul de cuantizare.