Kuantum mekaniğinde pek çok şey anlaşılmaz kalır, çoğu fantastik görünür. Aynısı, doğası bugün hala gizemli olan kuantum sayıları için de geçerlidir. Makale, onlarla çalışmanın kavramını, türlerini ve genel ilkelerini açıklar.
Genel özellikler
Fiziksel nicelikler için tamsayı veya yarım tamsayı kuantum sayıları, kuantum (molekül, atom, çekirdek) ve temel parçacık sistemlerini karakterize eden tüm olası ayrık değerleri belirler. Uygulamaları Planck sabitinin varlığı ile yakından ilgilidir. Mikrokozmosta meydana gelen süreçlerin ayrıklığı, kuantum sayılarını ve fiziksel anlamlarını yansıtır. İlk önce atomun spektrumlarının düzenliliklerini tanımlamak için tanıtıldılar. Ancak bireysel niceliklerin fiziksel anlamı ve ayrıklığı yalnızca kuantum mekaniğinde ortaya çıkarılmıştır.
Bu sistemin durumunu ayrıntılı bir şekilde belirleyen kümeye tam küme denirdi. Böyle bir kümeden olası değerlerden sorumlu olan tüm devletler, eksiksiz bir devletler sistemi oluşturur. Bir elektronun serbestlik derecesine sahip kimyadaki kuantum sayıları, onu üç uzaysal koordinatta ve bir iç serbestlik derecesinde tanımlar -döndür.
Atomlardaki elektron konfigürasyonları
Bir atomda, aralarında elektrostatik nitelikteki kuvvetlerin etki ettiği bir çekirdek ve elektronlar vardır. Çekirdek ile elektron arasındaki mesafe azaldıkça enerji artar. Çekirdekten sonsuz derecede uzaktaysa potansiyel enerjisinin sıfır olacağına inanılır. Bu durum başlangıç noktası olarak kullanılır. Böylece elektronun bağıl enerjisi belirlenir.
Elektron kabuğu bir dizi enerji seviyesidir. Bunlardan birine ait olmak, ana kuantum sayısı n ile ifade edilir.
Ana numara
Doğal sayılardan oluşan, benzer değerlere sahip bir dizi orbital ile belirli bir enerji seviyesini ifade eder: n=1, 2, 3, 4, 5… Bir elektron bir adımdan diğerine geçerken, ana kuantum sayısı değişiklikleri. Tüm seviyelerin elektronlarla dolu olmadığı dikkate alınmalıdır. Bir atomun kabuğunu doldururken en az enerji ilkesi gerçekleşir. Bu durumdaki durumuna heyecansız veya basit denir.
Yörünge sayıları
Her seviyenin yörüngeleri vardır. Benzer enerjiye sahip olanlar bir alt seviye oluşturur. Böyle bir atama, sıfırdan n - 1'e kadar tam sayıların değerlerini alan orbital (veya aynı zamanda yan olarak da adlandırılır) kuantum sayısı l kullanılarak yapılır. Yani ana ve yörünge kuantum sayılarına sahip bir elektron. n ve l, l=0 ile başlayıp l=n - 1 ile biten eşit olabilir.
Bu, ilgili kişinin hareketinin doğasını gösterir. alt seviye ve enerji seviyesi. l=0 ve herhangi bir n değeri için elektron bulutu bir küre şeklinde olacaktır. Yarıçapı n ile doğru orantılı olacaktır. l=1'de elektron bulutu sonsuz veya sekiz şekli alacaktır. l değeri ne kadar büyük olursa, şekil o kadar karmaşık hale gelir ve elektronun enerjisi artar.
Manyetik sayılar
Ml, yörünge (yan) açısal momentumun manyetik alanın şu veya bu yönüne izdüşümüdür. l sayısının aynı olduğu yörüngelerin uzaysal yönelimini gösterir. Ml, -l'den +l'ye kadar farklı 2l + 1 değerlerine sahip olabilir.
Diğer bir manyetik kuantum sayısına spin - ms denir, bu momentumun içsel momentidir. Bunu anlamak için, bir elektronun kendi ekseni etrafında döndüğünü hayal edebiliriz. Ms -1/2, +1/2, 1 olabilir.
Genel olarak, herhangi bir elektron için, spinin mutlak değeri s=1/2 ve ms, onun eksen üzerindeki izdüşümü anlamına gelir.
Pauli ilkesi: bir atom, 4 benzer kuantum sayısına sahip iki elektron içeremez. En az biri mükemmel olmalı.
Atomları formüle etme kuralı.
- Minimum enerji ilkesi. Ona göre çekirdeğe yakın olan seviyeler ve alt seviyeler önce Klechkovsky kurallarına göre doldurulur.
- Elementin konumu, elektronların enerji seviyelerine ve alt seviyelerine nasıl dağıldığını gösterir:
- sayı atomun yüküyle ve elektronlarının sayısıyla eşleşir;
- periyodik sayı, seviye sayısına karşılık gelirenerji;
- grup numarası atomdaki değerlik elektronlarının sayısı ile aynıdır;
- alt grup dağılımlarını gösterir.
Temel parçacıklar ve çekirdekler
Temel parçacıkların fiziğindeki kuantum sayıları, dönüşümlerin etkileşimlerini ve modellerini belirleyen iç özellikleridir. Spin s'ye ek olarak, bu, tüm temel parçacıklar için sıfıra veya negatif veya pozitif bir tam sayıya eşit olan elektrik yükü Q'dur; baryon yükü B (bir parçacıkta - sıfır veya bir, bir antiparçacıkta - sıfır veya eksi bir); lepton yükleri, burada Le ve Lm sıfıra eşittir, bir ve karşıparçacıkta - sıfır ve eksi bir; tamsayılı veya yarı tamsayılı izotopik dönüş; gariplik S ve diğerleri. Tüm bu kuantum sayıları hem temel parçacıklar hem de atom çekirdeği için geçerlidir.
Kelimenin geniş anlamıyla bunlara bir parçacığın veya sistemin hareketini belirleyen ve korunan fiziksel nicelikler denir. Ancak, bunların ayrı bir olası değerler yelpazesine ait olmaları hiç de gerekli değildir.
