Quantenzahlen

Jedes Elektron wird durch vier Quantenzahlen beschrieben, von denen drei miteinander verbundene Werte haben. Diese drei Quantenzahlen definieren wo im Raum sich das Elektron am wahrscheinlichsten befindet. Die Hauptquantenzahl n bezeichnet den Energiezustand zu dem ein Elektron gehört.

Das n kann ganzzahlige Werte von eins, zwei, drei usw.haben. Je größer der Wert von n, desto weiter entfernt ist das Elektron vom Kern. Der Drehimpuls, oder azimutale Quantenzahl, l, beschreibt die Form des Orbitals, dass das Elektron besetzt und das mit dem Drehimpuls des Elektrons verbunden ist.

l kann ganzzahlige Werte von 0 bis n haben 1 für jeden Wert von n. Wenn n eins ist, ist l null. Wenn n zwei ist, hat l zwei mögliche Werte null und eins.

Wenn n drei ist, kann l null, eins oder zwei sein. Die Anzahl der möglichen l-Werte gibt die Anzahl von Gruppen unterschiedlich geformter Orbitale, oder Unterschalen, auf der n-ten Energieebene. Unterschalen werden durch Buchstaben bezeichnet, die mit mit den Werten von l verbunden sind.

Null, eins, zwei und drei entsprechen s, p, d, und f-Orbitalen. Diese werden in der nächsten Lektion besprochen. Die magnetische Quantenzahl, m_l, beschreibt die Orientierung im Raum des Orbitals, dass das Elektron besetzt, was auch mit der Winkelgeschwindigkeit des Elektrons korrespondiert.

m_l kann einen beliebigen ganzzahligen Wert zwischen l und l haben, einschließlich Null. Die Anzahl der Orientierungen für eine bestimmte Unterschale ist gleich 2l 1. Wenn n gleich zwei ist, gibt es zwei Unterhüllen, da l null oder eins sein kann.

Dabei handelt es sich um die 2s und 2p Unterschalen. Die 2p-Unteschalle hat drei 2p-Orbitale, da es drei Werte für ml gibt:1, 0 und 1. Die vierte Quantenzahl, m_s, ist die Spinnquantenzahl.

Elektronen sind rotierende Ladungen und verhalten sich wie winzige Stabmagnete. Die zwei möglichen Spinnbewegungen für das Elektron sind im Uhrzeigersinn, gekennzeichnet durch ein m_s von 1/2, und gegen den Uhrzeigersinn, gekennzeichnet durch ein m_s von 1/2.