Mye innen kvantemekanikk gjenstår uten å forstå, mye virker fantastisk. Det samme gjelder kvantetall, hvis natur fortsatt er mystisk i dag. Artikkelen beskriver konseptet, typene og generelle prinsipper for å jobbe med dem.
Generelle egenskaper
Heltall eller halvheltalls kvantum for fysiske mengder bestemmer alle mulige diskrete verdier som karakteriserer systemer av kvanter (molekyl, atom, kjerne) og elementærpartikler. Anvendelsen deres er nært knyttet til eksistensen av Plancks konstant. Diskretheten til prosesser som skjer i mikrokosmos gjenspeiler kvantetall og deres fysiske betydning. De ble først introdusert for å beskrive regelmessighetene til atomets spektre. Men den fysiske betydningen og diskretiteten til individuelle størrelser ble avslørt bare i kvantemekanikken.
Sammen, som uttømmende bestemmer tilstanden til dette systemet, ble k alt det komplette settet. Alle stater som er ansvarlige for mulige verdier fra et slikt sett, utgjør et komplett system av stater. Kvantetall i kjemi med frihetsgradene til et elektron definerer det i tre romlige koordinater og en intern frihetsgrad -spinn.
Elektronkonfigurasjoner i atomer
I et atom er det en kjerne og elektroner, mellom hvilke krefter av elektrostatisk natur virker. Energien vil øke ettersom avstanden mellom kjernen og elektronet avtar. Det antas at den potensielle energien vil være null hvis den er uendelig langt fra kjernen. Denne tilstanden brukes som utgangspunkt. Dermed blir den relative energien til elektronet bestemt.
Elektronskallet er et sett med energinivåer. Tilhørighet til en av dem uttrykkes ved hovedkvantetallet n.
Hovednummer
Det refererer til et visst energinivå med et sett med orbitaler som har lignende verdier, bestående av naturlige tall: n=1, 2, 3, 4, 5… Når et elektron beveger seg fra ett trinn til et annet, vil viktigste kvantenummerendringer. Det bør tas i betraktning at ikke alle nivåer er fylt med elektroner. Når man fyller skallet til et atom, realiseres prinsippet om minst energi. Tilstanden hans i dette tilfellet kalles unexcited eller basic.
Orbitale tall
Hvert nivå har orbitaler. De av dem med lignende energi danner et undernivå. En slik tilordning er laget ved å bruke orbital (eller, som det også kalles, side) kvantenummer l, som tar på seg verdiene til heltall fra null til n - 1. Altså et elektron som har hoved- og orbitalkvantetallene n og l kan være like, starter med l=0 og slutter med l=n - 1.
Dette viser arten av bevegelsen til de respektiveundernivå og energinivå. For l=0 og en hvilken som helst verdi av n, vil elektronskyen ha form som en kule. Dens radius vil være direkte proporsjonal med n. Ved l=1 vil elektronskyen ha form av uendelig eller åtte. Jo større verdien av l er, desto mer kompleks vil formen bli, og elektronets energi vil øke.
Magnetiske tall
Ml er projeksjonen av orbital (side) vinkelmomentum på en eller annen retning av magnetfeltet. Den viser den romlige orienteringen til de orbitalene der tallet l er det samme. Ml kan ha forskjellige verdier 2l + 1, fra -l til +l.
Et annet magnetisk kvantetall kalles spinn - ms, som er momentumets indre moment. For å forstå dette kan man tenke seg rotasjonen til et elektron, så å si rundt sin egen akse. Ms kan være -1/2, +1/2, 1.
For et hvilket som helst elektron er absoluttverdien av spinnet s=1/2, og ms betyr projeksjonen på aksen.
Paulis prinsipp: et atom kan ikke inneholde to elektroner med 4 like kvantetall. Minst én av dem må være utmerket.
Regelen for å formulere atomer.
- Prinsipp om minimumsenergi. I følge den fylles først nivåene og undernivåene som er nærmere kjernen, i henhold til reglene til Klechkovsky.
- Plasseringen til elementet indikerer hvordan elektronene er fordelt over energinivåer og undernivåer:
- tallet samsvarer med ladningen til atomet og antallet elektroner;
- periodisk tall tilsvarer antall nivåerenergi;
- gruppenummer er det samme som antall valenselektroner i atomet;
- subgroup viser distribusjonen deres.
Elementærpartikler og kjerner
Kvantetall i fysikken til elementærpartikler er deres indre egenskaper som bestemmer interaksjoner og mønstre for transformasjoner. I tillegg til spinn s, er dette den elektriske ladningen Q, som for alle elementærpartikler er lik null eller et heltall, negativt eller positivt; baryonladning B (i en partikkel - null eller en, i en antipartikkel - null eller minus en); leptonladninger, hvor Le og Lm er lik null, en, og i antipartikkelen - null og minus en; isotopisk spinn med heltall eller halvt heltall; fremmedhet S og andre. Alle disse kvantetallene gjelder både for elementarpartikler og for atomkjerner.
I ordets vid betydning kalles de fysiske størrelser som bestemmer bevegelsen til en partikkel eller et system og er bevart. Det er imidlertid slett ikke nødvendig at de tilhører et diskret spekter av mulige verdier.
