Квантовые числа

Состояние электрона в атоме описывается значениями 4-х квантовых чисел.

Главное квантовое число (n) характеризует энергетические состояния или уровни на которых может находиться электрон. С увеличением n возрастает размер электронного облака и увеличивается энергия электрона. n может принимать только положительные целые значения 1, 2, 3, …¥.

Max число орбиталей на уровне = n²;

Max число электронов на уровне = 2n²;

Значениям главных квантовых чисел соответствует буквенное обозначение квантовых слоев:

Орбитальное квантовое число () характеризует форму электронного облака и принимает значения от 0 до n-1:

= 0, 1, 2, 3… n-1. При n= 3 = 0, 1, 2. Орбитальное квантовое число обычно обозначают латинскими буквами:

…	0 1 2 3 4
Обозначение	s p d f g

Состояния электрона, характеризующиеся различными значениями , принято называть также энергетическими подуровнями.

Решение вероятностного волнового уравнения для электрона с = 0 показывает, что они с большой вероятностью находятся в сфере. Эта сферическая орбиталь с = 0 называется s- орбиталью. При =1 зона вероятностного расположения электрона представляет собой гантелеобразное облако с центром в ядре (p-орбиталь), у d-орбитали ( =2) – форма розетки, у f-орбитали – более сложная форма.

Max число орбиталей на подуровне = 2 +1;

Max число электронов на подуровне = 2(2 +1).

Магнитное квантовое число (m )

Квантовое число называется магнитным, поскольку учитывает влияние магнитного и электрического полей на состояние электрона, ведь электрон может различным образом ориентироваться в пространстве. Магнитное квантовое число характеризует расположение и число возможных ориентаций орбиталей. Оно может принимать целочисленные значения от - до + : m = 0; ±1; ±2; ± . В зависимости от значений m определяются возможные ориентации одной и той же формы орбиталей и их число, которое равно количеству значений m . Так, для s-орбиталей с =0 m =0, т.е. одна ориентация поскольку шар симметричен относительно 3-х осей ординат. Для p-орбиталей с =1, m =-1; 0; 1, что соответствует трем ориентациям p-орбитали относительно трех осей ординат, поэтому они обозначаются соответствующими индексами p_x, p_y, p_z.

Для d- орбиталей с =2 число возможных ориентаций –5: -2; -1; 0; 1; 2. (рис.1.)

Рис.1. Формы и пространственная ориентация электронных облаков 1s-, 2p-, 3d- электронов

Спиновое квантовое число (m_s) характеризует наличие у электрона еще одной степени свободы. Упрощенно можно это представить как возможность вращения электрона вокруг собственной оси. Возможны два значения спинового квантового числа ; .