Kvantetall: Skjemaer, Atomic Orbital og eksempler

Et kvantetall er et tall som har en spesiell betydning eller parameter for å beskrive tilstanden til et kvantesystem.

Først har vi kanskje studert noen enkle atomteorier som John Daltons teori. Imidlertid førte den teknologiske utviklingen til nye teorier om atomet.

Tidligere visste vi om Niels Bohrs atomteori som sier at atomer kan bevege seg rundt atomkjernen i deres bane.

Men noen år senere ble en ny atomteori kjent som kvanteteori født etter oppdagelsen av teorien om partikkelbølgedualisme.

Kvanteteorien til atomet gir betydelige endringer i atommodellen.

I kvanteteori er atomer modellert i form av tall eller såkalte kvantetall. For mer informasjon, la oss ta en titt på hva en bil er. kvante.

innledende

"Et kvantetall er et tall som har en spesiell betydning eller parameter for å beskrive tilstanden til et kvantesystem."

Først ble denne teorien fremmet av en berømt fysiker ved navn Erwin Schrödinger med en teori som ofte kalles teorien om kvantemekanikk.

Atommodellen som først ble løst av ham, var modellen for hydrogenatomet ved hjelp av en bølgeligning for å oppnå bil. kvante.

Fra dette tallet kan vi vite om modellen til et atom som starter fra atomorbitalene som beskriver nøytronene og elektronene i dem og atomet til atomet.

Imidlertid bør det bemerkes at modellen for kvanteteori er basert på usikkerheten til elektronposisjoner. Et elektron er ikke som en planet som kretser rundt en stjerne i sin bane. Imidlertid beveger elektronene seg i henhold til bølgelikningen slik at posisjonen til elektronet bare kan "forutsies", ellers er sannsynligheten kjent.

Derfor produserer teorien om kvantemekanikk flere elektronsannsynligheter slik at omfanget av de spredte elektronene kan bestemmes, eller såkalte orbitaler.

Hva er egentlig et kvantetall?

I utgangspunktet består et kvantetall av fire sett med tall, nemlig:

• Hovedkvantetall (n)
• Azimuth nummer (l)
• Magnetisk antall (m)
• Centrifugeringsnummer (er).

Fra de fire settene med tall ovenfor, kan orbital energinivå, størrelse, form, orbital radial sannsynlighet eller til og med dens orientering også være kjent.

I tillegg kan spinnnummeret også beskrive vinkelmomentet eller spinnet til et elektron i en bane. For mer detaljer, ser vi på en og en av de bestanddelene av bil. kvante.

1.Hovedkvantetall (n)

Som vi vet beskriver hovedkvantetallet hovedkarakteristikken sett fra et atom, nemlig energinivået.

Jo større verdien av dette tallet er, desto større er energinivået til orbitalene et atom har.

Siden et atom har et skall på minst 1, skrives hovedkvantetallet som et positivt heltall (1,2,3,….).

2. Azimut-kvantetall (l)

Det er tall etter hovedkvantetallet som kalles bil. kvanteazimut.

Azimutkvantetallet beskriver den orbitale formen et atom har. Orbital form refererer til plasseringen eller subshell som et elektron kan okkupere.

Skriftlig skrives dette tallet ved å trekke bil. hovedkvantum med en (l = n-1).

Hvis et atom har 3 skall, så er azimuthtallet 2 eller med andre ord er det 2 subshells der elektroner kan være til stede.

3. kvantemagnetisk nummer (m)

Etter å ha kjent formen på orbitalen med azimutnummeret, kan orbitalens retning også sees med bi. kvantemagnetisk.

Den aktuelle orbitalorienteringen er posisjonen eller retningen til banen som et atom har. En bane har minst pluss og minus verdien av azimutnummeret (m = ± l).

Anta at et atom har tallet l = 3 så er magnetisk nummer (m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3) eller med andre ord atomet kan ha 7 typer orientering.

4. sentrifugeringskvantum (er)

I utgangspunktet har elektroner en egen identitet som kalles vinkelmoment eller det som er kjent som spinn.

Denne identiteten blir deretter beskrevet av et tall som kalles spin-kvantetallet.

Verdien som er beskrevet er bare den positive eller negative verdien av spinn eller kjent som spinn opp og spinn ned.

Derfor, bil. spin-kvanten består bare av (+1/2 og -1/2). Hvis en bil. kvante har et spinnantall på +1/2 så elektronene har en opp-orientering.

Nedenfor er et eksempel på en tabell over kvantetall slik at du forstår mer om regninger. kvante.

Atomic Orbital

Tidligere lærte vi at en bane er et sted eller rom som et atom kan okkupere.

La oss se på bildet nedenfor for å forstå orbitalene.

Bildet over er en form for et atoms bane. Pilen i bildet over viser banen eller rommet et elektron kan okkupere.

Fra bildet over kan vi se at atomet har to rom som kan være okkupert av elektroner.

Et atom har fire typer subshells, nemlig s, p, d og f subshell. Fordi subshellene på et atom er forskjellige, er formen på orbitalene også annerledes.

Følgende er noen beskrivelser av orbitalene som et atom har.

Elektronkonfigurasjon

Etter å ha visst hvordan man skal modellere atomet i henhold til kvantemekanisk teori, vil vi diskutere konfigurasjonen eller arrangementet av elektroner i atomorbitaler.

Det er tre hovedregler som ligger til grunn for arrangementet av elektroner i atomer. De tre reglene er:

1. Prinsippet om Aufbau

Aufbau-prinsippet er en regel for elektronarrangement der elektroner opptar orbitalene med det laveste energinivået først.

For at du ikke skal bli forvirret, er bildet nedenfor arrangementets regler i henhold til Aufbau-prinsippet.

2. Pauli-forbudet

Hvert arrangement av elektroner kan fylles fra det laveste orbitale energinivået til det høyeste.

Pauli la imidlertid vekt på at det i et atom er umulig å bestå av to elektroner som har samme kvantetall. Hver bane kan bare okkuperes av to typer elektroner som har motsatte spinn.

3. Hundregelen

Hvis et elektron fylles opp på det samme orbitalenerginivået, begynner plasseringen av elektroner med å fylle opp spinnelektronene først i hver bane, med et lavt energinivå. Fortsett deretter med sentrifugering.

Elektronkonfigurasjonen er også ofte forenklet med edelgasselementene som vist ovenfor.

I tillegg ble det også funnet uregelmessigheter i elektronkonfigurasjonen, slik som i d-skallet. I d subshell har elektronene en tendens til å være halvfylt eller fullstendig fylt. Derfor har Cr-atomkonfigurasjonen en konfigurasjon ₂₄Cr: [Ar] 4s13d5.

Problemer eksempel

Her er noen eksempler på spørsmål for å bedre forstå regningene. kvante

Eksempel 1

Et elektron har en verdi på et hovedkvantetall (n) = 5. Bestem hver regning. annet kvante?

Svar

 Verdien av n = 5
Verdien av l = 0,1,2 og 3
Verdien av m = mellom -1 og +1
For verdien av l = 3, verdien av m = - 3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 

Eksempel 2

Bestem elektronkonfigurasjonen og elektrondiagrammet til elementets atom ₃₂Ge

Svar

₃₂Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 eller [Ar] 4s2 3d10 4p2

Eksempel 3

Bestem elektronkonfigurasjonen og elektrondiagrammet til ionet ₈O2−

Svar

₈O2−: 1s2 2s2 2p6 eller [He] 2s2 2p6 eller [Ne] (2 elektroner lagt til: 2s2 2p4 + 2)

Eksempel 4

Bestem hoved-, azimut- og magnetiske kvantetall som et elektron som opptar det 4d underenerginivået kan ha.

Svar

n = 4 og l = 3. Hvis l = 2 så er m = -3-2, -1, 0, +1, + 2 + 3 +

Eksempel 5

Bestem bil. kvanteelement ₂₈Ni

Svar

₂₈Ni = [Ar] 4s2 3d8