Banyak dalam mekanik kuantum masih di luar pemahaman, banyak yang kelihatan hebat. Perkara yang sama berlaku untuk nombor kuantum, yang sifatnya masih misteri hari ini. Artikel itu menerangkan konsep, jenis dan prinsip umum bekerja dengannya.
Ciri umum
Nombor kuantum integer atau separuh integer untuk kuantiti fizik menentukan semua kemungkinan nilai diskret yang mencirikan sistem kuantum (molekul, atom, nukleus) dan zarah asas. Aplikasi mereka berkait rapat dengan kewujudan pemalar Planck. Diskret proses yang berlaku dalam mikrokosmos mencerminkan nombor kuantum dan makna fizikalnya. Mereka mula-mula diperkenalkan untuk menerangkan keteraturan spektrum atom. Tetapi makna fizikal dan diskret kuantiti individu hanya didedahkan dalam mekanik kuantum.
Himpunan, yang secara menyeluruh menentukan keadaan sistem ini, dipanggil set lengkap. Semua negeri yang bertanggungjawab untuk nilai yang mungkin daripada set sedemikian membentuk sistem keadaan yang lengkap. Nombor kuantum dalam kimia dengan darjah kebebasan elektron mentakrifkannya dalam tiga koordinat ruang dan darjah kebebasan dalaman -berputar.
Konfigurasi elektron dalam atom
Dalam atom terdapat nukleus dan elektron, di antaranya kuasa-kuasa sifat elektrostatik bertindak. Tenaga akan meningkat apabila jarak antara nukleus dan elektron berkurangan. Adalah dipercayai bahawa tenaga berpotensi akan menjadi sifar jika ia berada jauh dari nukleus. Keadaan ini digunakan sebagai titik permulaan. Oleh itu, tenaga relatif elektron ditentukan.
Petala elektron ialah satu set tahap tenaga. Kepunyaan salah seorang daripada mereka dinyatakan oleh nombor kuantum utama n.
Nombor utama
Ia merujuk kepada tahap tenaga tertentu dengan set orbital yang mempunyai nilai yang sama, terdiri daripada nombor asli: n=1, 2, 3, 4, 5… Apabila elektron bergerak dari satu langkah ke langkah yang lain, perubahan nombor kuantum utama. Perlu diambil kira bahawa tidak semua peringkat diisi dengan elektron. Apabila mengisi cangkang atom, prinsip tenaga paling sedikit direalisasikan. Keadaannya dalam kes ini dipanggil tidak teruja atau asas.
Nombor orbital
Setiap aras mempunyai orbital. Mereka yang mempunyai tenaga yang sama membentuk subperingkat. Penetapan sedemikian dibuat menggunakan orbital (atau, seperti yang dipanggil, sisi) nombor kuantum l, yang mengambil nilai integer dari sifar hingga n - 1. Jadi elektron yang mempunyai nombor kuantum utama dan orbital n dan l boleh sama, bermula dengan l=0 dan berakhir dengan l=n - 1.
Ini menunjukkan sifat pergerakan masing-masingaras bawah dan aras tenaga. Untuk l=0 dan sebarang nilai n, awan elektron akan mempunyai bentuk sfera. Jejarinya akan berkadar terus dengan n. Pada l=1, awan elektron akan berbentuk infiniti atau angka lapan. Semakin besar nilai l, semakin kompleks bentuknya dan tenaga elektron akan meningkat.
Nombor magnetik
Ml ialah unjuran momentum sudut orbit (sisi) ke arah satu atau lain medan magnet. Ia menunjukkan orientasi spatial bagi orbital di mana nombor l adalah sama. Ml boleh mempunyai nilai berbeza 2l + 1, dari -l hingga +l.
Nombor kuantum magnetik lain dipanggil spin - ms, iaitu momen intrinsik momentum. Untuk memahami ini, seseorang boleh membayangkan putaran elektron, seolah-olah, di sekeliling paksinya sendiri. Ms boleh menjadi -1/2, +1/2, 1.
Secara amnya, bagi mana-mana elektron, nilai mutlak putaran s=1/2, dan ms bermaksud unjurannya pada paksi.
Prinsip Pauli: atom tidak boleh mengandungi dua elektron dengan 4 nombor kuantum yang serupa. Sekurang-kurangnya satu daripadanya mestilah cemerlang.
Peraturan untuk merumuskan atom.
- Prinsip tenaga minimum. Menurutnya, tahap dan subperingkat yang lebih dekat dengan teras pertama kali diisi, mengikut peraturan Klechkovsky.
- Kedudukan unsur menunjukkan cara elektron diedarkan ke atas tahap tenaga dan subperingkat:
- nombor sepadan dengan cas atom dan bilangan elektronnya;
- nombor berkala sepadan dengan bilangan tahaptenaga;
- nombor kumpulan adalah sama dengan bilangan elektron valens dalam atom;
- subkumpulan menunjukkan pengedaran mereka.
Zarah dan nukleus asas
Nombor kuantum dalam fizik zarah asas ialah ciri dalaman mereka yang menentukan interaksi dan corak transformasi. Sebagai tambahan kepada putaran s, ini ialah cas elektrik Q, yang bagi semua zarah asas adalah sama dengan sifar atau integer, negatif atau positif; caj baryon B (dalam zarah - sifar atau satu, dalam antizarah - sifar atau tolak satu); caj lepton, di mana Le dan Lm adalah sama dengan sifar, satu, dan dalam antizarah - sifar dan tolak satu; putaran isotop dengan integer atau separuh integer; keanehan S dan lain-lain. Semua nombor kuantum ini digunakan untuk kedua-dua zarah asas dan kepada nukleus atom.
Dalam erti kata yang luas, ia dipanggil kuantiti fizik yang menentukan pergerakan zarah atau sistem dan dipelihara. Walau bagaimanapun, adalah tidak semestinya ia tergolong dalam spektrum nilai yang mungkin diskret.
