Números quânticos são valores que descrevem o estado energético ou energético do elétron de um átomo. Os números indicam o spin, a energia, o momento magnético e o momento angular do elétron. De acordo com a Purdue University, os números quânticos vêm do modelo de Bohr, da equação de Schrödinger Hw = Ew, das regras de Hund e da teoria orbital de Hund-Mulliken. Para entender os números quânticos que descrevem os elétrons em um átomo, é útil estar familiarizado com os termos e princípios relacionados à física e à química.

Número quântico principal

Os elétrons giram em conchas atômicas chamadas de orbitais . Caracterizado por "n", o número quântico principal identifica a distância do núcleo de um átomo a um elétron, o tamanho do momento angular orbital e azimutal, que é o segundo número quântico representado por "ℓ". O principal número quântico também descreve a energia de um orbital, pois os elétrons estão em constante estado de movimento, têm cargas opostas e são atraídos para o núcleo. Orbitais onde n = 1 estão mais próximos do núcleo de um átomo do que aqueles onde n = 2 ou um número maior. Quando n = 1, um elétron está no estado fundamental. Quando n = 2, os orbitais estão em um estado excitado.

Número Quântico Angular -

Representado por “ℓ”, o número quântico angular ou azimutal identifica a forma de um orbital. Também diz qual camada de concha suborbital, ou atômica, você pode encontrar um elétron. A Universidade de Purdue diz que os orbitais podem ter formas esféricas onde ℓ = 0, formas polares onde ℓ = 1 e formas de trevo onde ℓ = 2. Uma forma de trevo que tem uma pétala extra é definida por ℓ = 3. Orbitais podem ter formas mais complexas com pétalas adicionais. Números quânticos angulares podem ter qualquer número inteiro entre 0 e n-1 para descrever a forma de um orbital. Quando há sub-orbitais, ou sub-conchas, uma letra representa cada tipo: “s” para ℓ = 0, “p” para ℓ = 1, “d” para ℓ = 2 e “f” para ℓ = 3. Orbitais podem ter mais sub-cascas que resultam em um maior número quântico angular. Quanto maior o valor da sub-casca, mais energizada ela é. Quando ℓ = 1 en = 2, o sub-invólucro é 2p como o número 2 representa o número quântico principal e p representa o sub-invólucro.

Número de Quantum Magnético

O quantum magnético number, ou "m", descreve a orientação de um orbital com base em sua forma (ℓ) e energia (n). Nas equações, você verá o número quântico magnético caracterizado pela letra minúscula M com um subscrito m, m_ {ℓ}, que indica a orientação dos orbitais dentro de um subnível. A Purdue University afirma que você precisa do número quântico magnético para qualquer forma que não seja uma esfera, onde ℓ = 0, porque as esferas só têm uma orientação. Por outro lado, as "pétalas" de um orbital com uma forma de trevo ou polar podem enfrentar diferentes direções, e o número quântico magnético indica o caminho que elas enfrentam. Em vez de ter números inteiros positivos consecutivos, um número quântico magnético pode ter valores integrais de -2, -1, 0, +1 ou +2. Esses valores dividem sub-shells em orbitais individuais que carregam os elétrons. Além disso, cada sub-shell possui orbitais de 2ℓ + 1. Portanto, sub-shell s, que é igual ao número quântico 0, tem um orbital: (2x0) + 1 = 1. Sub-shell d, que é igual ao número quântico angular 2, teria cinco orbitais: (2x2) + 1 = 5.

Spin Quantum Number

O Princípio de Exclusão de Pauli diz que não há dois elétrons pode ter os mesmos valores de n, ℓ, m ou s. Portanto, apenas um máximo de dois elétrons pode estar no mesmo orbital. Quando há dois elétrons no mesmo orbital, eles devem girar em direções opostas, pois eles criam um campo magnético. O número quântico de spin, ou s, é a direção que um elétron gira. Em uma equação, você pode ver esse número representado por um minúsculo e uma letra minúscula subscrita s, ou m_ {s}. Como um elétron só pode girar em uma das duas direções - no sentido horário ou anti-horário - os números que representam s são +1 /2 ou -1 /2. Os cientistas podem se referir ao giro como "para cima" quando é no sentido anti-horário, o que significa que o número quântico da rotação é +1 /2. Quando o giro é "baixo", ele tem um valor m_ {s} de -1/2.