量子数:フォーム、原子軌道、および例

量子数

量子数は、量子システムの状態を説明するための特別な意味またはパラメーターを持つ数です。

最初は、ジョン・ダルトンの理論のようないくつかの単純な原子理論を研究したかもしれません。しかし、技術開発は原子についての新しい理論につながりました。

以前、私たちは、原子がその軌道で原子核の周りを移動できると述べているNielsBohrの原子理論について知っていました。

しかし、数年後、粒子波二元論の理論が発見された後、量子論として知られる新しい原子理論が誕生しました。

原子の量子論は、原子モデルに大きな変化をもたらします。

量子論では、原子は数またはいわゆる量子数の形でモデル化されます。詳細については、ビルとは何かを見てみましょう。量子。

予備

「量子数は、量子システムの状態を説明するための特別な意味またはパラメーターを持つ数です。」

当初、この理論は、ErwinSchrödingerという有名な物理学者によって、量子力学の理論と呼ばれることが多い理論で提唱されました。

彼が最初に解いた原子モデルは、ビルを取得するための波動方程式による水素原子のモデルでした。量子。

この数から、原子軌道から始まる原子のモデルと、それらの中の中性子と電子、および原子の挙動について知ることができます。

ただし、量子論のモデルは電子位置の不確実性に基づいていることに注意してください。電子は、その軌道で星を周回する惑星のようなものではありません。ただし、電子は波の方程式に従って移動するため、電子の位置は「予測」するか、確率を知ることしかできません。

したがって、量子力学の理論は、散乱電子の範囲を知ることができるように、またはいわゆる軌道となるように、いくつかの電子確率を生成します。

量子数とは正確には何ですか?

基本的に、量子数は4セットの数で構成されます。

  • 主量子数(n)
  • アジマス番号(l)
  • 磁気数(m)
  • スピン数。

上記の4セットの数値から、軌道エネルギーレベル、サイズ、形状、軌道半径方向確率、さらにはその方向も知ることができます。

さらに、スピン数は、軌道内の電子の角運動量またはスピンを表すこともできます。詳細については、bilの構成要素を1つずつ確認します。量子。

1.主量子数(n)

ご存知のように、主量子数は、原子から見た主な特性、つまりエネルギーレベルを表します。

この数値の値が大きいほど、原子が持つ軌道のエネルギーレベルが大きくなります。

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アトムには少なくとも1のシェルがあるため、主量子数は正の整数(1,2,3、…。)として記述されます。

2.アジマス量子数(l)

主量子数の後にビルと呼ばれる数があります。量子方位。

方位角量子数は、原子が持つ軌道形状を表します。軌道形状とは、電子が占める可能性のある位置またはサブシェルを指します。

書面では、この数はbilを差し引くことによって書かれています。1つの主量子(l = n-1)。

原子に3つのシェルがある場合、方位数は2です。つまり、電子が存在する可能性のあるサブシェルが2つあります。

3.量子磁気数(m)

方位数で軌道の形状を知った後、biで軌道の向きも見ることができます。量子磁気。

問題の軌道方向は、原子が持つ軌道の位置または方向です。軌道には、少なくともプラスとマイナスの方位数の値があります(m =±l)。

原子の数がl = 3であるとすると、磁気の数は(m = -3、-2、-1、0、1、2、3)になります。つまり、原子は7種類の方向を持つことができます。

4.スピン量子数

基本的に、電子は角運動量または一般にスピンとして知られているものと呼ばれる固有のアイデンティティを持っています。

このアイデンティティは、スピン量子数と呼ばれる番号で表されます。

説明されている値は、スピンの正または負の値のみであるか、一般にスピンアップおよびスピンダウンとして知られています。

したがって、ビル。スピン量子は(+1/2と-1/2)のみで構成されます。ビルの場合。量子のスピン数は+1/2であるため、電子はスピンアップ方向になります。

以下は、請求書について詳しく理解できるように、量子数の表の例です。量子。

量子数

原子軌道

以前、軌道は原子が占める可能性のある場所または空間であることを学びました。

軌道を理解できるように、下の画像を見てみましょう。

量子数

上の写真は、原子の軌道の一形態です。上の画像の矢印は、電子が占める可能性のある軌道または空間を示しています。

上の写真から、原子には電子が占める可能性のある2つのスペースがあることがわかります。

アトムには、s、p、d、fの4種類のサブシェルがあります。原子のサブシェルが異なるため、軌道の形状も異なります。

以下は、原子が持つ軌道のいくつかの説明です。

軌道番号

電子配置

量子力学的理論に従って原子をモデル化する方法を知った後、原子軌道における電子の構成または配置について説明します。

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原子内の電子の配置の基礎を形成する3つの主要な規則があります。3つのルールは次のとおりです。

1.アウフバウの原則

オーフバウの原理は、電子が最初に最低のエネルギーレベルで軌道を占めるという電子配置の規則です。

混乱しないように、下の写真はオーフバウの原則に従った配置規則です。

2.パウリ禁止

電子の各配置は、最低の軌道エネルギーレベルから最高の軌道エネルギーレベルまで満たすことができます。

しかし、パウリは、1つの原子で同じ量子数を持つ2つの電子で構成することは不可能であることを強調しました。各軌道は、反対のスピンを持つ2種類の電子によってのみ占有できます。

3.百のルール

電子が同じ軌道エネルギーレベルで満たされる場合、電子の配置は、低エネルギーレベルから始まる各軌道で最初にスピンアップ電子を満たすことから始まります。次に、スピンダウン充填を続行します。

電子構成はまた、上記のように貴ガス要素で単純化されることがよくあります。

さらに、dサブシェルなどの電子配置の異常も見られます。dサブシェルでは、電子は半分満たされるか、完全に満たされる傾向があります。したがって、Crアトミック構成には24 Cr構成があります:[Ar] 4s13d5。

問題の例

数字をよりよく理解するためのいくつかのサンプル質問があります。量子

例1

電子の主量子数(n)= 5の値があります。各請求書を決定します。他の量子?

回答

 n = 5の値

l = 0、1、2、および3の値

mの値= -1から+1の間

l = 3の値の場合、m = -3、-2、-1、0、+ 1、+ 2、+ 3の値

例2

電子配置と電子図見つける32のGe要素原子を

回答

32 Ge:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p2または[Ar] 4s2 3d10 4p2

例3

検索の電子構成や電子図の8 O2-イオン

回答

8 O2-:1s2 2s22p6または[He] 2s2 2p6または[Ne](2つの電子が追加されました:2s2 2p4 + 2)

8O

例4

4dエネルギーサブレベルを占める電子が持つ可能性のある主、方位角、および磁気量子数を決定します。

回答

n = 4およびl =3。l= 2の場合、m = -3-2、-1、0、+ 1、+ 2 + 3+

例5

請求書を決定します。量子要素28ニッケル

回答

28 Ni = [Ar] 4s2 3d8