Un numero quantistico è un numero che ha un significato o parametro speciale per descrivere uno stato di un sistema quantistico.
All'inizio potremmo aver studiato alcune semplici teorie atomiche come la teoria di John Dalton. Tuttavia, gli sviluppi tecnologici hanno portato a nuove teorie sull'atomo.
In precedenza sapevamo della teoria atomica di Niels Bohr che afferma che gli atomi possono muoversi attorno al nucleo atomico nella loro traiettoria.
Ma pochi anni dopo, una nuova teoria atomica nota come teoria quantistica è nata dopo la scoperta della teoria del dualismo particella-onda.
La teoria quantistica dell'atomo fornisce cambiamenti significativi al modello atomico.
Nella teoria quantistica, gli atomi sono modellati sotto forma di numeri o cosiddetti numeri quantistici . Per maggiori dettagli, diamo un'occhiata a cos'è un bil. quantistico.
preliminare
"Un numero quantistico è un numero che ha un significato o parametro speciale per descrivere uno stato di un sistema quantistico."
All'inizio, questa teoria è stata avanzata da un famoso fisico di nome Erwin Schrödinger con una teoria che è spesso chiamata la teoria della meccanica quantistica.
Il modello atomico da lui risolto per primo è stato il modello dell'atomo di idrogeno attraverso un'equazione d'onda per ottenere il bil. quantistico.
Da questo numero possiamo conoscere il modello di un atomo a partire dagli orbitali atomici che descrivono i neutroni e gli elettroni in essi e il comportamento dell'atomo.
Tuttavia, va notato che il modello della teoria quantistica si basa sull'incertezza delle posizioni degli elettroni. Un elettrone non è come un pianeta che orbita attorno a una stella nella sua orbita. Tuttavia, gli elettroni si muovono secondo l'equazione delle onde in modo che la posizione dell'elettrone possa essere solo "prevista" o la probabilità sia nota.
Pertanto, la teoria della meccanica quantistica produce diverse probabilità di elettroni in modo che la portata degli elettroni dispersi possa essere nota o cosiddetta orbitali.
Cos'è esattamente un numero quantico?
Fondamentalmente, un numero quantico è costituito da quattro serie di numeri, vale a dire:
- Numero quantico principale (n)
- Numero azimutale (l)
- Numero magnetico (m)
- Numero di giri.
Dalle quattro serie di numeri sopra, si possono anche conoscere il livello di energia orbitale, le dimensioni, la forma, la probabilità radiale orbitale o anche il suo orientamento.
Inoltre, il numero di spin può anche descrivere il momento angolare o lo spin di un elettrone in un orbitale. Per maggiori dettagli vediamo uno ad uno gli elementi costitutivi del bil. quantistico.
1. Numero quantico principale (n)
Come sappiamo, il numero quantico principale descrive la caratteristica principale vista da un atomo, ovvero il livello di energia.
Maggiore è il valore di questo numero, maggiore è il livello di energia degli orbitali di un atomo.
Leggi anche: Assimilazione [Completa]: definizione, termini ed esempi completiPoiché un atomo ha un guscio di almeno 1, il numero quantico principale viene scritto come un numero intero positivo (1,2,3,….).
2. Numero quantico azimutale (l)
Ci sono numeri dopo il numero quantico principale che sono chiamati bil. azimut quantistico.
Il numero quantico azimut descrive la forma orbitale di un atomo. La forma orbitale si riferisce alla posizione o al subshell che un elettrone può occupare.
Nella scrittura, questo numero si scrive sottraendo il bil. quanto principale con uno (l = n-1).
Se un atomo ha 3 gusci, il numero azimutale è 2 o in altre parole ci sono 2 subshell dove possono essere presenti gli elettroni.
Numero magnetico 3.Quantum (m)
Dopo aver conosciuto la forma dell'orbitale con il numero azimutale, l'orientamento dell'orbitale può essere visto anche con bi. quantistico magnetico.
L'orientamento orbitale in questione è la posizione o la direzione dell'orbitale che ha un atomo. Un orbitale ha almeno più e meno il valore del suo numero azimutale (m = ± l).
Supponiamo che un atomo abbia il numero l = 3 allora il suo numero magnetico è (m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3) o in altre parole l'atomo può avere 7 tipi di orientamento.
4.Il numero di spin quantistico
Fondamentalmente, gli elettroni hanno un'identità intrinseca chiamata momento angolare o ciò che è comunemente noto come spin.
Questa identità viene quindi descritta da un numero chiamato numero quantico di spin.
Il valore descritto è solo il valore positivo o negativo di spin o comunemente noto come spin up e spin down.
Quindi, bil. il quanto di spin consiste solo di (+1/2 e -1/2). Se un bil. quantum ha un numero di spin di +1/2, quindi gli elettroni hanno un orientamento di rotazione verso l'alto.
Di seguito è riportato un esempio di una tabella di numeri quantici in modo da comprendere meglio le fatture. quantistico.
Orbitale atomico
In precedenza abbiamo appreso che un orbitale è un luogo o uno spazio che un atomo può occupare.
In modo che tu possa capire gli orbitali, guardiamo l'immagine qui sotto.
L'immagine sopra è una forma dell'orbitale di un atomo. La freccia nell'immagine sopra mostra l'orbitale o lo spazio che un elettrone potrebbe occupare.
Dall'immagine sopra possiamo vedere che l'atomo ha due spazi che possono essere occupati dagli elettroni.
Un atomo ha quattro tipi di subshell, vale a dire le subshell s, p, d e f. Poiché le subshell su un atomo sono diverse, anche la forma degli orbitali è diversa.
Le seguenti sono alcune descrizioni degli orbitali che ha un atomo.
Configurazione elettronica
Dopo aver saputo come modellare l'atomo secondo la teoria della meccanica quantistica, discuteremo la configurazione o la disposizione degli elettroni negli orbitali atomici.
Leggi anche: Equazioni di valori assoluti (spiegazione completa e problemi di esempio)Ci sono tre regole principali che costituiscono la base della disposizione degli elettroni negli atomi. Le tre regole sono:
1. Il principio Aufbau
Il principio di Aufbau è una regola di disposizione degli elettroni in base alla quale gli elettroni occupano per primi gli orbitali con il livello di energia più basso.
Per non confonderti, l'immagine qui sotto mostra le regole di arrangiamento secondo il Principio Aufbau.
2. Il divieto di Pauli
Ogni disposizione di elettroni può riempirsi dal livello di energia orbitale più basso al più alto.
Tuttavia, Pauli ha sottolineato che in un atomo non è possibile essere costituito da due elettroni aventi lo stesso numero quantico. Ogni orbitale può essere occupato solo da due tipi di elettroni con spin opposti.
3. La regola di Hund
Se un elettrone si riempie allo stesso livello di energia orbitale, il posizionamento degli elettroni inizia riempiendo prima gli elettroni in rotazione in ogni orbitale a partire da un livello di energia basso. Quindi procedere con il riempimento a rotazione.
Anche la configurazione elettronica è spesso semplificata con gli elementi di gas nobili come mostrato sopra.
Inoltre, si riscontrano anche anomalie nella configurazione elettronica come nel subshell d. Nella subshell, gli elettroni tendono ad essere riempiti per metà o completamente. Pertanto la configurazione atomica Cr ha una configurazione 24 Cr: [Ar] 4s13d5.
Esempio di problemi
Ecco alcune domande di esempio per comprendere meglio i numeri. quantistico
Esempio 1
Un elettrone ha un valore di un numero quantico principale (n) = 5. Determina ogni conto. altro quanto?
Risposta
Il valore di n = 5Valore di l = 0,1,2 e 3
Il valore di m = tra -1 e +1
Per il valore di l = 3, il valore di m = - 3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
Esempio 2
Trova la configurazione elettronica e il diagramma elettronico dell'atomo a 32 elementi Ge
Risposta
32 Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 o [Ar] 4s2 3d10 4p2
Esempio 3
Trova la configurazione elettronica e il diagramma elettronico dell'8 ione O2
Risposta
8 O2−: 1s2 2s2 2p6 o [He] 2s2 2p6 o [Ne] (2 elettroni aggiunti: 2s2 2p4 + 2)
Esempio 4
Determina i numeri quantici principali, azimutali e magnetici che un elettrone che occupa il sottolivello di energia 4d potrebbe avere.
Risposta
n = 4 el = 3. Se l = 2 allora m = -3-2, -1, 0, +1, + 2 + 3 +
Esempio 5
Determina il bil. elemento quantistico 28 Ni
Risposta
28 Ni = [Ar] 4s2 3d8