Liczby kwantowe

Każdy elektron jest opisany przez cztery liczby kwantowe, z których trzy mają powiązane ze sobą wartości. Te trzy liczby kwantowe określają, w którym miejscu przestrzeni elektron najprawdopodobniej się znajdzie.

Główna liczba kwantowa, n, oznacza poziom energii, do którego należy elektron. n może mieć wartości całkowite jeden, dwa, trzy i tak dalej. Im większa wartość n, tym dalej elektron znajduje się od jądra.

Moment pędu lub azymutalna liczba kwantowa l opisuje kształt orbitala, który zajmuje elektron, który jest związany z momentem pędu elektronu. 

l może mieć wartości całkowite od 0 do n – 1 dla każdej wartości n. Gdy n jest równy jeden, l jest równy zero. Gdy n jest równe dwa, l ma dwie możliwe wartości — zero i jeden. Gdy n jest równe trzy, l może być równe zero, jeden lub dwa. Liczba możliwych wartości l wskazuje liczbę grup różnie ukształtowanych orbitali lub podpowłok na n-tympoziomie energetycznym.

Podpowłoki są oznaczone literami skojarzonymi z wartościami l. Zero, jeden, dwa i trzy odpowiadają odpowiednio orbitalom s, p, d i f. Zostaną one omówione w następnej lekcji. 

Magnetyczna liczba kwantowa, m_l, opisuje orientację w przestrzeni orbitala, który zajmuje elektron, co jest również związane z momentem pędu elektronu. m_l może mieć dowolną wartość całkowitą z zakresu od –l do +l, w tym zero. Liczba orientacji dla danej podpowłoki jest równa 2l + 1.

Gdy n jest równe dwa, istnieją dwie podpowłoki, ponieważ l może być równe zero lub jeden. Są to odpowiednio podpowłoki 2s i 2p. Podpowłoka 2p ma trzy orbitale 2p, ponieważ istnieją trzy wartości dla m_l, –1, 0 i +1. 

Czwarta liczba _kwantowa, m s, jest spinową liczbą kwantową. Elektrony wirują ładunki i zachowują się jak maleńkie magnesy sztabkowe. Dwa możliwe ruchy wirowe elektronu są zgodne z ruchem wskazówek zegara, wskazywane przez m_s +1/2, i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, wskazywane przez m_s -1/2.