Mycket inom kvantmekaniken är fortfarande bortom förståelse, mycket verkar fantastiskt. Detsamma gäller kvanttal, vars natur än idag är mystisk. Artikeln beskriver koncept, typer och allmänna principer för att arbeta med dem.
Allmänna egenskaper
Heltal eller halvheltals kvanttal för fysikaliska storheter bestämmer alla möjliga diskreta värden som kännetecknar system av kvanta (molekyl, atom, kärna) och elementarpartiklar. Deras tillämpning är nära relaterad till existensen av Plancks konstant. Det diskreta i processer som sker i mikrokosmos återspeglar kvantantal och deras fysiska betydelse. De introducerades först för att beskriva regelbundenheterna i atomens spektra. Men den fysiska betydelsen och diskretiteten hos individuella storheter avslöjades endast i kvantmekaniken. Alla stater som är ansvariga för möjliga värden från en sådan uppsättning bildar ett komplett system av stater. Kvanttal i kemi med frihetsgraderna för en elektron definierar den i tre rumsliga koordinater och en intern frihetsgrad -snurra.
Elektronkonfigurationer i atomer
I en atom finns en kärna och elektroner, mellan vilka krafter av elektrostatisk natur verkar. Energin kommer att öka när avståndet mellan kärnan och elektronen minskar. Man tror att den potentiella energin kommer att vara noll om den är oändligt långt från kärnan. Detta tillstånd används som utgångspunkt. Således bestäms den relativa energin för elektronen.
Elektronskalet är en uppsättning energinivåer. Att tillhöra en av dem uttrycks av huvudkvanttalet n.
Huvudnummer
Det hänvisar till en viss energinivå med en uppsättning orbitaler som har liknande värden, bestående av naturliga tal: n=1, 2, 3, 4, 5… När en elektron rör sig från ett steg till ett annat, huvudsakliga kvantnummerförändringar. Man bör ta hänsyn till att inte alla nivåer är fyllda med elektroner. När man fyller skalet på en atom förverkligas principen om minsta energi. Hans tillstånd i det här fallet kallas unexcited eller basic.
Orbitalnummer
Varje nivå har orbitaler. De av dem med liknande energi bildar en undernivå. En sådan tilldelning görs med hjälp av orbital (eller, som det också kallas, sidan) kvanttal l, som tar på sig värdena för heltal från noll till n - 1. Alltså en elektron som har huvud- och orbitalkvanttalen n och l kan vara lika, börjar med l=0 och slutar med l=n - 1.
Detta visar arten av rörelsen för respektiveundernivå och energinivå. För l=0 och vilket värde som helst på n kommer elektronmolnet att ha formen av en sfär. Dess radie kommer att vara direkt proportionell mot n. Vid l=1 kommer elektronmolnet att ha formen av oändlighet eller siffra åtta. Ju större värdet på l är, desto mer komplex blir formen, och elektronens energi kommer att öka.
Magnetiska siffror
Ml är projektionen av det orbitala (sido-) vinkelmomentet på en eller annan riktning av magnetfältet. Den visar den rumsliga orienteringen för de orbitaler där talet l är detsamma. Ml kan ha olika värden 2l + 1, från -l till +l.
Ett annat magnetiskt kvanttal kallas spin - ms, som är momentumets inneboende moment. För att förstå detta kan man föreställa sig rotationen av en elektron, så att säga, runt sin egen axel. Ms kan vara -1/2, +1/2, 1.
I allmänhet, för vilken elektron som helst, är det absoluta värdet av spinnet s=1/2, och ms betyder dess projektion på axeln.
Paulis princip: en atom kan inte innehålla två elektroner med fyra liknande kvanttal. Minst en av dem måste vara utmärkt.
Regeln för att formulera atomer.
- Princip om minimal energi. Enligt den fylls först de nivåer och undernivåer som ligger närmare kärnan, enligt Klechkovskys regler.
- Placeringen av elementet indikerar hur elektronerna är fördelade över energinivåer och undernivåer:
- talet matchar atomens laddning och antalet elektroner;
- periodiskt nummer motsvarar antalet nivåerenergi;
- gruppnummer är detsamma som antalet valenselektroner i atomen;
- subgroup visar deras distribution.
Elementarpartiklar och kärnor
Kvantumtal i elementarpartiklars fysik är deras inre egenskaper som bestämmer interaktioner och mönster för transformationer. Förutom spinn s är detta den elektriska laddningen Q, som för alla elementarpartiklar är lika med noll eller ett heltal, negativt eller positivt; baryonladdning B (i en partikel - noll eller en, i en antipartikel - noll eller minus en); leptonladdningar, där Le och Lm är lika med noll, ett, och i antipartikeln - noll och minus ett; isotopisk spinn med heltal eller halvheltal; konstigheter S och andra. Alla dessa kvanttal gäller både för elementarpartiklar och för atomkärnor.
I ordets breda bemärkelse kallas de fysiska storheter som bestämmer rörelsen hos en partikel eller ett system och bevaras. Det är dock inte alls nödvändigt att de tillhör ett diskret spektrum av möjliga värden.
