Meget inden for kvantemekanik er uoverskueligt, meget virker fantastisk. Det samme gælder kvantetal, hvis natur stadig er mystisk i dag. Artiklen beskriver konceptet, typerne og de generelle principper for at arbejde med dem.
Generelle karakteristika
Heltal eller halvheltals kvantetal for fysiske størrelser bestemmer alle mulige diskrete værdier, der karakteriserer systemer af kvanter (molekyle, atom, kerne) og elementarpartikler. Deres anvendelse er tæt forbundet med eksistensen af Plancks konstant. Det diskrete af processer, der forekommer i mikrokosmos, afspejler kvantetal og deres fysiske betydning. De blev først introduceret for at beskrive regelmæssighederne af atomets spektre. Men den fysiske betydning og diskrethed af individuelle størrelser blev kun afsløret i kvantemekanikken.
Sættet, som udtømmende bestemmer tilstanden af dette system, blev kaldt det komplette sæt. Alle stater, der er ansvarlige for mulige værdier fra et sådant sæt, udgør et komplet system af stater. Kvantetal i kemi med frihedsgrader for en elektron definerer det i tre rumlige koordinater og en intern frihedsgrad -spin.
Elektronkonfigurationer i atomer
I et atom er der en kerne og elektroner, mellem hvilke kræfterne af en elektrostatisk natur virker. Energien vil stige, når afstanden mellem kernen og elektronen mindskes. Det menes, at den potentielle energi vil være nul, hvis den er uendeligt langt fra kernen. Denne tilstand bruges som udgangspunkt. Således bestemmes elektronens relative energi.
Elektronskallen er et sæt energiniveauer. Tilhørsforhold til en af dem er udtrykt ved hovedkvantetallet n.
Hovednummer
Det henviser til et bestemt energiniveau med et sæt orbitaler, der har lignende værdier, bestående af naturlige tal: n=1, 2, 3, 4, 5… Når en elektron bevæger sig fra et trin til et andet, vigtigste kvantetal ændringer. Det skal tages i betragtning, at ikke alle niveauer er fyldt med elektroner. Når man fylder et atoms skal, realiseres princippet om mindst energi. Hans tilstand i dette tilfælde kaldes uspændt eller grundlæggende.
Orbital-numre
Hvert niveau har orbitaler. De af dem med lignende energi danner et underniveau. En sådan tildeling er lavet ved hjælp af orbital (eller, som det også kaldes, side) kvantetal l, som antager værdierne af heltal fra nul til n - 1. Altså en elektron, der har hoved- og orbitalkvantetallene n og l kan være lige store, startende med l=0 og slutter med l=n - 1.
Dette viser arten af de respektive bevægelsersubniveau og energiniveau. For l=0 og enhver værdi af n vil elektronskyen have form som en kugle. Dens radius vil være direkte proportional med n. Ved l=1 vil elektronskyen tage form af uendelighed eller ottetal. Jo større værdien af l er, jo mere kompleks bliver formen, og elektronens energi vil stige.
Magnetiske tal
Ml er projektionen af det orbitale (side) vinkelmomentum på en eller anden retning af magnetfeltet. Den viser den rumlige orientering af de orbitaler, hvor tallet l er det samme. Ml kan have forskellige værdier 2l + 1, fra -l til +l.
Et andet magnetisk kvantetal kaldes spin - ms, som er momentums iboende moment. For at forstå dette kan man forestille sig en elektrons rotation så at sige omkring sin egen akse. Ms kan være -1/2, +1/2, 1.
Generelt, for enhver elektron, er den absolutte værdi af spin s=1/2, og ms betyder dens projektion på aksen.
Paulis princip: et atom kan ikke indeholde to elektroner med 4 ens kvantetal. Mindst én af dem skal være fremragende.
Reglen for formulering af atomer.
- Princippet om minimumsenergi. Ifølge den udfyldes først de niveauer og underniveauer, der er tættere på kernen, i henhold til Klechkovskys regler.
- Placeringen af grundstoffet angiver, hvordan elektronerne er fordelt over energiniveauer og underniveauer:
- tallet svarer til atomets ladning og antallet af dets elektroner;
- periodisk tal svarer til antallet af niveauerenergi;
- gruppenummer er det samme som antallet af valenselektroner i atomet;
- undergruppe viser deres distribution.
Elementære partikler og kerner
Kvantumal i elementarpartiklers fysik er deres indre egenskaber, der bestemmer vekselvirkningerne og mønstrene for transformationer. Ud over spin s er dette den elektriske ladning Q, som for alle elementarpartikler er lig med nul eller et heltal, negativt eller positivt; baryonladning B (i en partikel - nul eller en, i en antipartikel - nul eller minus en); leptonladninger, hvor Le og Lm er lig med nul, en, og i antipartiklen - nul og minus en; isotopisk spin med heltal eller halvt heltal; fremmedhed S og andre. Alle disse kvantetal gælder både for elementarpartikler og for atomkerner.
I ordets brede forstand kaldes de fysiske størrelser, der bestemmer bevægelsen af en partikel eller et system og er bevaret. Det er dog slet ikke nødvendigt, at de tilhører et diskret spektrum af mulige værdier.
