Kimya çoğunlukla atomlar ve moleküller arasındaki elektron etkileşimlerinin incelenmesidir. Bir atomdaki elektronların davranışını anlamak, örneğin Aufbau ilkesi, anlayışın önemli bir parçasıdır kimyasal reaksiyonlar. Erken atom teorileri Bir atomun elektronunun, gezegenlerin bir merkez proton güneşinin etrafında dönen elektronlar olduğu mini bir güneş sistemi ile aynı kurallara uyduğu fikrini kullandı. Elektrik çekici kuvvetler, yerçekimi kuvvetlerinden çok daha güçlüdür, ancak mesafe için aynı temel ters kare kurallarına uyun. İlk gözlemler, elektronların, tek bir gezegenden ziyade çekirdeği çevreleyen bir bulut gibi hareket ettiğini gösterdi. Bulutun veya yörüngesinin şekli, enerji miktarına bağlıydı, açısal momentum ve münferit elektronun manyetik momenti. Bir atomun özellikleri elektron konfigürasyonu dört tarafından tanımlanmıştır Kuantum sayıları: n, ℓ, m, ve s.
İlk Kuantum Numarası
İlk olarak enerji seviyesi kuantum sayısı, n. Yörüngede, düşük enerji yörüngeleri çekim kaynağına yakındır. Bir vücuda yörüngede ne kadar fazla enerji verirseniz, o kadar “dışarı” gider. Vücuda yeterli enerji verirseniz, sistemi tamamen terk edecektir. Aynı şey bir elektron yörüngesi için de geçerlidir. Daha yüksek değerler
n elektron için daha fazla enerji anlamına gelir ve elektron bulutu veya orbitalin karşılık gelen yarıçapı çekirdekten daha uzaktır. Değerleri n 1'den başlayın ve tamsayı miktarlarla yükselin. N değeri ne kadar yüksek olursa, karşılık gelen enerji seviyeleri birbirine o kadar yakın olur. Elektrona yeterli enerji eklenirse, atomdan ayrılacak ve pozitif iyon arkasında.İkinci Kuantum Numarası
ikinci kuantum sayısı açısal kuantum sayısıdır, ℓ. Her değeri n 0 ile (n-1) arasındaki değerlerde birden fazla ℓ değerine sahiptir.Bu kuantum sayısı, ekranın 'şeklini' belirler. elektron bulutu. Kimyada, her bir ℓ değeri için isimler vardır. İlk değer olan ℓ = 0, s yörünge olarak adlandırılır. s orbitalleri çekirdekli, merkezlidir. İkincisi, ℓ = 1 'e p orbital denir. p orbitalleri genellikle polar olup, çekirdeğe bakacak şekilde bir gözyaşı yaprağı şekli oluştururlar. ℓ = 2 yörünge d yörünge olarak adlandırılır. Bu orbitaller p orbital şekline benzer, ancak bir yonca yaprağı gibi daha fazla 'yaprakları' vardır. Yaprakların tabanı etrafında halka şekilleri de olabilir. Bir sonraki yörünge, ℓ = 3 olarak adlandırılır orbital. Bu orbitaller d orbitallere benzer, ancak daha fazla 'yaprakları' olan bir eğilim. Daha yüksek values değerleri alfabetik sırayla takip eden isimlere sahiptir.
Üçüncü Kuantum Numarası
Üçüncü kuantum sayısı manyetik kuantum sayısıdır, m. Bu sayılar ilk olarak gaz halindeki elemanlar bir manyetik alana maruz bırakıldığında spektroskopide keşfedildi. Belirli bir yörüngeye karşılık gelen spektral çizgi, gaz boyunca manyetik bir alan sokulduğunda çoklu çizgilere bölünecektir. Bölünmüş çizgi sayısı, açısal kuantum sayısıyla ilişkili olacaktır. Bu ilişki, her every değeri için karşılık gelen bir değer kümesi gösterir. m -ℓ ile ℓ arasında değişir. Bu sayı yörüngenin uzaydaki yönünü belirler. Örneğin, p orbitalleri ℓ = 1'e karşılık gelebilir m -1,0,1 değerleri. Bu, p yörünge şeklinin ikiz yaprakları için uzayda üç farklı yönelimi temsil edecektir. Genellikle p olarak tanımlanırlar.x, py, pz hizaladıkları eksenleri temsil etmek.
Dördüncü Kuantum Numarası
Dördüncü kuantum sayısı spin kuantum numara, s. İçin sadece iki değer var s, + ½ ve -½. Bunlar aynı zamanda 'döndürme' ve 'döndürme' olarak da adlandırılır. Bu sayı, tek tek elektronların saat yönünde veya saat yönünün tersinde dönüyormuş gibi davranışını açıklamak için kullanılır. Orbitallerin önemli kısmı, m iki elektrona sahiptir ve bunları birbirinden ayırt etmek için bir yola ihtiyaç duymuştur.
Kuantum Sayılarını Elektron Orbitalleriyle İlişkilendirme
Bu dört sayı, n, ℓ, m, ve s kararlı bir atomdaki bir elektronu tanımlamak için kullanılabilir. Her elektronun kuantum sayıları benzersizdir ve o atomdaki başka bir elektron tarafından paylaşılamaz. Bu özelliğe Pauli Dışlama İlkesi. Kararlı bir atomda protonlar kadar elektron bulunur. Kuantum sayılarını düzenleyen kurallar anlaşıldıktan sonra elektronların atomları etrafında yönlendirmek için izledikleri kurallar basittir.
İnceleme için
- n tam sayı değerlerine sahip olabilir: 1, 2, 3, ...
- Her değeri için n, ℓ 0 ila (n-1) arasında tamsayı değerlerine sahip olabilir
- m -ℓ ile + ℓ arasında sıfır da dahil olmak üzere tam sayı değerine sahip olabilir
- s + ½ veya -½ olabilir