2. Քվանտային թվերը-էլեկտրոնի բնութագրիչներ

Ըստ ժամանակակից պատկերացումների և ատոմի կառուցվածքի քվանտամեխանիկական մոդելի՝ էլեկտրոնի վիճակն ատոմում, այսինքն՝ էներգիան, օրբիտալի ձևը, չափը, տարածական կողմնորոշումը և այլն կարելի է ներկայացնել չորս քվանտային թվերի միջոցով:

 

$n$-գլխավոր քվանտային թիվ, որ ցույց է տալիս.

  

* էլեկտրոնի էնեգիական մակարդակի համարը

* էլեկտրոնի էներգիան

* ատոմային օրբիտալի չափը

* էներգիական ենթամակարդակների թիվը տվյալ մակարդակում

 

$n$-ն ընդունում է ամբողջ թվերի արժեքներ, որոնք ունեն նաև տառային նշանակումներ:

 

 

Գլխավոր քվանտային թվի արժեքները համընկնում են տարրերի պարբերական համակարգի պարբերությունների համարների հետ:

 

$\mathrm{\ell }$-օրբիտալային քվանտային թիվ: 

 

$\mathrm{\ell }$- ն ընդունում է \(0\), \(1\), \(2\)  և այլն, մինչև \(n-1\) ամբողջական արժեքներ, որոնք ունեն նաև տառային նշանակումներ:

 

 

Դա նշանակում է, որ էներգիական մակարդակները բաժանվում են ենթամակարդակների, ընդ որում նշված շարքում էներգիան մեծանում է:

 

Օրբիտալային քվանտային թվի արժեքների քանակը կախված է գլխավոր քվանտային թվից և հավասար է դրան:

 

 

Առաջին էներգիական մակարդակն ունի մեկ ենթամակարդակ՝ \(s\)\(-\)ենթամակարդակ:

 

Երկրորդ էներգիական մակարդակն ունի երկու ենթամակարդակ՝ \(s\)\(-\) և \(p\)\(-\)ենթամակարդակներ:

 

Երրորդը՝ \(s\)\(-\), \(p\)\(-\) և \(d\)\(-\) ենթամակարդակներ:

 

Չորրորդը՝ \(s\)\(-\), \(p\)\(-\), \(d\)\(-\) և \(f\)\(-\) ենթամակարդակներ և այլն:

 

 

 

Տվյալ ենթամակարդակի էլեկտրոնները կոչվում են հենց այդ տառերով, օրինակ՝ \(s\)-էլեկտրոն:

 

$m_{\mathrm{\ell }}$-մագնիսական քվանտային թիվ:

  

Ցույց է տալիս օրբիտալի կողմնորոշումը տարածության մեջ և ընդունում է \(-\)$\mathrm{\ell }$-ից մինչև \(+\)$\mathrm{\ell }$ ներառյալ նաև զրոն թվային արժեքներ, ընդհանուր առմամբ $2\mathrm{\ell }+1$ արժեքներ:

 

 

Ընդունված է $m_{\mathrm{\ell }}$-ի յուրաքանչյուր արժեք ունեցող օրբիտալը ներկայացնել մեկ վանդակի՝ քվանտային բջջի ձևով, ըստ որի՝

 

\(s\)\(-\)ենթամակարդակը կունենա մեկ քվանտային բջիջ

\(p\)\(-\)ենթամակարդակը՝ երեք,

\(d\)\(-\)ենթամակարդակը՝ հինգ,

\(f\)\(-\)ենթամակարդակը՝ յոթ և այլն:

 

 

Ստացվում է, որ օրբիտալների ընդհանուր թիվը տվյալ էներգիական մակարդակում հավասար է գլխավոր քվանտային թվի քառակուսուն՝ $n^2$:

 

Ըստ Պաուլիի սկզբունքի՝ յուրաքանչյուր օրբիտալ, անկախ նրա ձևից և չափից, կարող է ամենաշատը տեղավորել երկու էլեկտրոն:

 

Ստացվում է, որ էլեկտրոնների առավելագույն թիվը տվյալ էներգիական մակարդակում հավասար է գլխավոր քվանտային թվի կրկնակի քառակուսուն:

 

 

 

$m_s$-սպինային քվանտային թիվ:

 

Ընդունում է երկու արժեք և ցույց է տալիս էլեկտրոնի պտույտի ուղղությունն իր առանցքի շուրջ:

 

 

Քվանտային բջիջում էլեկտրոններից մեկը ներկայացնում են դեպի վեր ուղղված սլաքի ձևով, իսկ մյուսը՝ դեպի ներքև ուղղված սլաքի ձևով: