أرقام الكم ومدارات الإلكترون

الكيمياء هي في الغالب دراسة التفاعلات الإلكترونية بين الذرات والجزيئات. فهم سلوك الإلكترونات في الذرة ، مثل مبدأ أوفباو، جزء مهم من الفهم تفاعلات كيميائية. النظريات الذرية المبكرة استخدم فكرة أن إلكترون الذرة يتبع نفس قواعد النظام الشمسي الصغير حيث كانت الكواكب عبارة عن إلكترونات تدور حول شمس بروتون مركزية. القوى الكهربائية الجذابة أقوى بكثير من قوى الجاذبية ، ولكنها تتبع نفس القواعد المربعة العكسية الأساسية للمسافة. أظهرت الملاحظات المبكرة أن الإلكترونات تتحرك أكثر مثل سحابة تحيط بالنواة بدلاً من كوكب فردي. يعتمد شكل السحابة ، أو المداري ، على كمية الطاقة ، الزخم الزاوي ولحظة مغناطيسية للإلكترون الفرد. خصائص الذرة التوزيع الإلكترون يتم وصفها من قبل أربعة عدد الكمية: ن, ℓ, مو س.

الأول هو مستوى الطاقة عدد الكم ، ن. في المدار ، تكون مدارات الطاقة المنخفضة قريبة من مصدر الجذب. كلما زادت الطاقة التي تعطيها للجسم في المدار ، كلما ذهبت إلى الخارج. إذا أعطيت الجسم طاقة كافية ، فسوف يترك النظام بالكامل. وينطبق الشيء نفسه على مدار الإلكترون. قيم أعلى ن يعني المزيد من الطاقة للإلكترون ونصف القطر المقابل من سحابة أو مدار الإلكترون بعيدًا عن النواة. قيم

ال العدد الكمي الثاني هو العدد الكمّي الزاوي ℓ. كل قيمة ن له قيم متعددة ℓ تتراوح في القيم من 0 إلى (n-1) يحدد هذا العدد الكمومي "شكل" سحابة الإلكترون. في الكيمياء ، هناك أسماء لكل قيمة ℓ. القيمة الأولى ، ℓ = 0 تسمى المدار s. مدارات s كروية ، تتمحور حول النواة. والثاني ، ℓ = 1 يسمى المدار p. عادة ما تكون المدارات p قطبية وتشكل شكل البتلة على شكل دمعة مع اتجاه النواة. ℓ = 2 المدار يسمى المداري d. هذه المدارات تشبه الشكل المداري p ، ولكن مع المزيد من `` البتلات '' مثل أوراق البرسيم. يمكن أن يكون لها أيضًا أشكال دائرية حول قاعدة البتلات. المدار التالي ، ℓ = 3 يسمى المدار و. تميل هذه المدارات إلى أن تشبه المدارات د ، ولكن مع المزيد من "بتلات". القيم الأعلى لـ ℓ لها أسماء تتبع في الترتيب الأبجدي.

الرقم الكمي الثالث هو رقم الكم المغناطيسي ، م. تم اكتشاف هذه الأرقام لأول مرة في التحليل الطيفي عندما تعرضت العناصر الغازية لمجال مغناطيسي. ينقسم الخط الطيفي المقابل لمدار معين إلى خطوط متعددة عند إدخال مجال مغناطيسي عبر الغاز. يرتبط عدد الخطوط المقسمة بعدد الكم الكمّي. تظهر هذه العلاقة لكل قيمة ℓ ، وهي مجموعة مقابلة من قيم م تتراوح من -ℓ إلى ℓ. يحدد هذا الرقم اتجاه المدار في الفضاء. فمثلا، ع المدارات تتوافق مع ℓ = 1 ، يمكن أن يكون م قيم -1،0،1. وهذا سيمثل ثلاثة اتجاهات مختلفة في الفضاء بتلات التوأم للشكل المداري p. يتم تعريفها عادة لتكون ص_س، ص_ذ، ص_ض لتمثيل المحاور التي تتماشى معها.

الرقم الكمومي الرابع الكم تدور رقم، س. هناك قيمتان فقط لـ س، + ½ و -½. ويشار إليها أيضًا باسم "الدوران لأعلى" و "الدوران لأسفل". يستخدم هذا الرقم لشرح سلوك الإلكترونات الفردية كما لو كانت تدور في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة. الجزء المهم في المدارات هو حقيقة أن كل قيمة م يحتوي على إلكترونين ويحتاج إلى طريقة لتمييزهما عن بعضهما البعض.

هذه الأرقام الأربعة ، ن, ℓ, مو س يمكن استخدامها لوصف الإلكترون في ذرة مستقرة. إن الأرقام الكمية لكل إلكترون فريدة ولا يمكن مشاركتها بواسطة إلكترون آخر في تلك الذرة. تسمى هذه الخاصية مبدأ استبعاد باولي. تحتوي الذرة المستقرة على العديد من الإلكترونات مثلها مثل البروتونات. القواعد التي تتبعها الإلكترونات لتوجيه نفسها حول ذرتها تكون بسيطة بمجرد فهم القواعد التي تحكم الأعداد الكمية.

• ن يمكن أن يكون لها قيم الأعداد الصحيحة: 1 ، 2 ، 3 ، ...
• لكل قيمة ن، ℓ يمكن أن يكون لها قيم صحيحة من 0 إلى (n-1)
• م يمكن أن يكون لها أي قيمة عدد صحيح ، بما في ذلك صفر ، من -ℓ إلى + ℓ
• س يمكن أن يكون إما + ½ أو -½