양자수

원자에서 전자의 에너지가 정량화되는 것으로 전해; 즉, 특정 값과 같을 수 있으며 한 에너지 수준에서 다른 에너지 레벨로 이동할 수 있지만 원활하게 전환하거나 이러한 수준 사이를 유지할 수는 없습니다.

에너지 레벨은 n = 1, 2, 3 등n 값으로 표시됩니다. 일반적으로 원자에서 전자의 에너지는 n의더 큰 값에 대 한 더 큰. 이 번호, n은주 양자 번호라고 합니다. 주 양자 번호는 에너지 레벨의 위치를 정의합니다. 그것은 본질적으로 Bohr 원자 설명에서 n과 동일한 개념입니다. 주 양자 번호의 또 다른 이름은 쉘 번호입니다.

양자 기계 모델은 핵 주위의 3차원 공간에서 전자를 찾을 확률을 지정하고 Schrödinger 방정식의 용액을 기반으로 합니다.

또 다른 양자 번호는 l,보조 (각 모멘텀) 양자 번호입니다. 값을 취할 수 있는 정수입니다, l = 0, 1, 2, …, n – 1. 즉, n = 1의 궤도는 l, l = 0의 값이 하나만 있을 수 있지만 n = 2는 l = 0 및 l = 1등을 허용합니다. 주 양자 번호, n은궤도의 일반 크기와 에너지를 정의하는 반면, 보조 양자 번호 l은 궤도의 모양을 지정합니다. l값이 동일한 궤도는 서브셸을 정의합니다.

l = 0의 궤도를 s orbitals라고 하며, 그들은 극의 서브쉘을 구성한다. 값 l = 1은 p 오비탈에 해당합니다. 주어진 n의경우 p 궤도는 p 서브쉘(예를 들어,3p n= 3)을 구성한다. l = 2를 가진 궤도는 l = 3, 4 및 5에 대한 f-, g-및 h-orbitals 다음에 d 궤도라고합니다.

자기 양자 번호, m_l은특정 궤도의 상대적 공간 방향을 지정합니다. 일반적으로 말하자면, m_l은 l, –(l – 1), …, 0, …,(l – 1), l. l값이 동일한 l값(즉, 동일한 서브쉘)을 가진 가능한 궤도의 총 수는2l + 1입니다. 따라서, s 서브쉘(l=0)에 하나의 s-orbital이 있고, p 서브쉘(l=1),5d-궤도에서 d 서브쉘(l=2), f 서브쉘(l=3)에 7f-orbitals가 있다. 주요 양자 번호는 전자 에너지의 일반적인 가치를 정의합니다. 각 모멘텀 양자 번호는 궤도의 모양을 결정합니다. 그리고 자기 양자 번호는 공간에서 궤도의 방향을 지정합니다.

이전 단락에서 논의된 3개의 양자 숫자는 전자 궤도를 설명하기 위해 잘 작동하지만, 일부 실험은 관찰된 모든 결과를 설명하기에 충분하지 않다는 것을 보여주었습니다. 1920년대에 수소선 스펙트럼을 매우 높은 해상도로 검사할 때 일부 라인은 실제로 단일 피크가 아니라 밀접하게 간격이 있는 라인 쌍을 이루는 것으로 입증되었습니다. 이것은 스펙트럼의 소위 미세 구조이며, 전자의 에너지가 동일한 궤도에 있는 경우에도 추가적인 작은 차이가 있음을 의미합니다. 이러한 관찰은 사무엘 Goudsmit와 조지 울렌벡전자가 네 번째 양자 번호를 가지고 있음을 제안하도록 이끌었다. 그들은 이것을 스핀 양자 번호 또는 s라고 불렀습니다.

다른 세 개의 양자 번호, n, l및 m_l은 전자가 위치 할 가능성이 가장 높은 공간의 어떤 부분에서 정의하는 특정 원자 궤도의 특성입니다. 궤도는 원자에서 전자에 대한 슈뢰딩거 방정식을 해결한 결과입니다.

네 번째 양자 번호, m_s는스핀 양자 번호입니다. 전자는 충전을 회전하고 작은 바 자석처럼 행동합니다. 전자의 두 가능한 회전 동작은 시계 방향으로 반시계 방향으로 진행됩니다. 궤도에서 전자의 경우, 이 두 가지 가능성은 회전 양자 번호로 표시됩니다, 시계 방향 스핀에 대한 +1/2, 반시계 방향으로 스핀에 대한 -1/2. 고유값이 아닌 유일한 양자 번호입니다.

이 텍스트는 오픈 탁스, 화학 2e, 섹션 6.3에서적응 : 양자 이론의 개발 .