Muito da mecânica quântica permanece além da compreensão, muito parece fantástico. O mesmo se aplica aos números quânticos, cuja natureza ainda é misteriosa hoje. O artigo descreve o conceito, os tipos e os princípios gerais de como trabalhar com eles.
Características gerais
Números quânticos inteiros ou semi-inteiros para quantidades físicas determinam todos os valores discretos possíveis que caracterizam sistemas de quanta (molécula, átomo, núcleo) e partículas elementares. A sua aplicação está intimamente relacionada com a existência da constante de Planck. A discrição dos processos que ocorrem no microcosmo reflete os números quânticos e seu significado físico. Eles foram introduzidos pela primeira vez para descrever as regularidades dos espectros do átomo. Mas o significado físico e a discrição das quantidades individuais foram revelados apenas na mecânica quântica.
O conjunto, que determina exaustivamente o estado desse sistema, foi chamado de conjunto completo. Todos os estados responsáveis por possíveis valores desse conjunto formam um sistema completo de estados. Os números quânticos em química com os graus de liberdade de um elétron o definem em três coordenadas espaciais e um grau de liberdade interno -giro.
Configurações eletrônicas em átomos
Em um átomo há um núcleo e elétrons, entre os quais atuam as forças de natureza eletrostática. A energia aumentará à medida que a distância entre o núcleo e o elétron diminuir. Acredita-se que a energia potencial será zero se estiver infinitamente longe do núcleo. Este estado é usado como ponto de partida. Assim, a energia relativa do elétron é determinada.
A camada eletrônica é um conjunto de níveis de energia. Pertencer a um deles é expresso pelo número quântico principal n.
Número principal
Refere-se a um determinado nível de energia com um conjunto de orbitais que possuem valores semelhantes, consistindo em números naturais: n=1, 2, 3, 4, 5… principais mudanças no número quântico. Deve-se levar em conta que nem todos os níveis são preenchidos com elétrons. Ao preencher a casca de um átomo, o princípio da menor energia é realizado. Seu estado neste caso é chamado de não excitado ou básico.
Números orbitais
Cada nível tem orbitais. Aqueles com energia semelhante formam um subnível. Tal atribuição é feita usando o número quântico orbital (ou, como também é chamado, lateral) l, que assume os valores de inteiros de zero a n - 1. Portanto, um elétron que possui os números quânticos principal e orbital n e l podem ser iguais, começando com l=0 e terminando com l=n - 1.
Isso mostra a natureza do movimento do respectivosubnível e nível de energia. Para l=0 e qualquer valor de n, a nuvem eletrônica terá a forma de uma esfera. Seu raio será diretamente proporcional a n. Em l=1, a nuvem de elétrons tomará a forma de infinito ou figura oito. Quanto maior o valor de l, mais complexa a forma se tornará e a energia do elétron aumentará.
Números magnéticos
Ml é a projeção do momento angular orbital (lateral) em uma ou outra direção do campo magnético. Mostra a orientação espacial dos orbitais em que o número l é o mesmo. Ml pode ter valores diferentes 2l + 1, de -l a +l.
Outro número quântico magnético é chamado de spin - ms, que é o momento intrínseco do momento. Para entender isso, pode-se imaginar a rotação de um elétron, por assim dizer, em torno de seu próprio eixo. Ms pode ser -1/2, +1/2, 1.
Em geral, para qualquer elétron, o valor absoluto do spin s=1/2, e ms significa sua projeção no eixo.
Princípio de Pauli: um átomo não pode conter dois elétrons com 4 números quânticos semelhantes. Pelo menos um deles deve ser excelente.
A regra para formular átomos.
- Princípio da energia mínima. De acordo com ele, os níveis e subníveis mais próximos do núcleo são preenchidos primeiro, de acordo com as regras de Klechkovsky.
- A posição do elemento indica como os elétrons são distribuídos nos níveis e subníveis de energia:
- o número corresponde à carga do átomo e ao número de seus elétrons;
- número periódico corresponde ao número de níveisenergia;
- número do grupo é igual ao número de elétrons de valência no átomo;
- subgrupo mostra sua distribuição.
Partículas elementares e núcleos
Os números quânticos na física das partículas elementares são suas características internas que determinam as interações e os padrões de transformações. Além do spin s, esta é a carga elétrica Q, que para todas as partículas elementares é igual a zero ou um inteiro, negativo ou positivo; carga de bárions B (em uma partícula - zero ou um, em uma antipartícula - zero ou menos um); cargas de lépton, onde Le e Lm são iguais a zero, um, e na antipartícula - zero e menos um; spin isotópico com inteiro ou meio inteiro; estranheza S e outros. Todos esses números quânticos se aplicam tanto a partículas elementares quanto a núcleos atômicos.
No sentido amplo da palavra, eles são chamados de quantidades físicas que determinam o movimento de uma partícula ou sistema e são conservadas. No entanto, não é necessário que eles pertençam a um espectro discreto de valores possíveis.
