Kvantu skaitļi un to fiziskā nozīme

Liela daļa kvantu mehānikas paliek ārpus izpratnes, daudzi šķiet fantastiski. Tas pats attiecas uz kvantu skaitļiem, kuru daba šodien joprojām ir noslēpumaina. Rakstā ir aprakstīts jēdziens, veidi un vispārējie principi, kā strādāt ar viņiem.

Vispārējās raksturojums

Visu vai daļēji integrāli kvantu skaitļi fiziskajos daudzumos nosaka visas iespējamās diskrētās vērtības, kas raksturo kvantu sistēmas (molekulu, atomu, kodolu) un elementārās daļiņas. To piemērošana ir cieši saistīta ar Planckas konstanta esamību. Diskrūdība, kas plūst mikrocosmā procesos, atspoguļo kvantu skaitu un to fizisko nozīmi. Tie pirmoreiz tika ieviesti, lai aprakstītu atomu spektra likumus. Bet atsevišķu daudzumu fiziskā nozīme un diskrētība tika atklāta tikai kvantu mehānikā.
Komplekts, kas definē šīs sistēmas visaptverošo stāvokli, tiek saukts par pilnīgu. Visas valstis, kuras ir atbildīgas par iespējamām vērtībām no šāda veida, veido pilnīgu valstu sistēmu. Kvantu skaitļi ķīmijā ar elektronu brīvības pakāpēm to nosaka trīs telpiskās koordinātās un iekšējā brīvības pakāpe ir spin.

Elektronu un atomu konfigurācijas

Kodols un elektroni atrodas atome, starp kuriem darbojas elektrostatiskā spēka spēki. Enerģija palielināsies, jo attālums starp kodolu un elektronu samazināsies. Tiek pieņemts, ka potenciālā enerģija būs nulle, ja tā tiks izņemta no kodola uz nenoteiktu laiku. Šo stāvokli izmanto kā izcelsmi. Tādējādi tiek noteikta relatīvā elektrona enerģija.

Elektroniskais apvalks ir enerģijas līmeņu komplekts. Piederība vienai no tām ir izteikta ar galveno kvantu skaitu n.

Galvenais numurs

Tas attiecas uz noteiktu enerģijas līmeni ar orbitāļu komplektu, kurā līdzīgas vērtības, kas sastāv no dabīgiem skaitļiem: n = 1, 2, 3, 4, 5 ... Kad elektrons iziet no viena posma uz otru, mainās galvenais kvantu skaits. Jāpatur prātā, ka ne visi līmeņi ir piepildīti ar elektroniem. Kad atomu apvalks ir piepildīts, tiek realizēts vismazākās enerģijas princips. Viņa stāvokli šajā gadījumā sauc par neuzmācītiem vai pamata.

Orbitālie numuri

Katrā līmenī ir orbitāli. Tie no tiem ar līdzīgu enerģiju veido apakšlīmeņu. Šāda atsauce tiek veikta ar orbitāla (vai tā saukto sekundārā) kvantu skaitļa l palīdzību, kas ņem veselu skaitļu vērtības no nulles līdz n-1. Tādējādi elektronam ar galveno un orbitālo kvantu skaitu n un l var būt vienāds, sākot l = 0 un beidzot ar l = n - 1.

Tas parāda attiecīgā apakšlīmeņa un enerģijas līmeņa kustības būtību. Ja l = 0 un jebkura n vērtība, elektronu mākam būs sfēra. Tās rādiuss būs tieši proporcionāls n. Ja l = 1, elektronu mākonis ir bezgalība vai astoņi. Jo lielāka ir l vērtība, forma kļūs sarežģītāka, un elektronu enerģija palielināsies.

Magnētiskie numuri

Ml ir orbītas (nepareiza) leņķiskā momenta projekcija vienā vai otrā magnētiskā lauka virzienā. Tas parāda to orbitāļu telpisko orientāciju, kuru skaits l ir vienāds. Ml var būt dažādas vērtības 2l + 1, no -l līdz + l.
Vēl vienu magnētisko kvantu skaitu sauc par spin-ms, kas ir kustības skaita īpatsvars. Lai to saprastu, var iedomāties elektronu rotāciju, kā tas bija ap savu asi. Ms var būt vienāds ar -1/2, +1/2, 1.
Parasti jebkura elektrona gadījumā griešanās absolūtā vērtība ir s = 1/2, un ms nozīmē tās izvirzījumu uz asi.

Pauli princips: tajā nevar būt divi elektroni ar četriem analogiem kvantu skaitļiem. Vismaz vienam no tiem jābūt atšķirīgiem.
Noteikums par atomu formulu sastādīšanu.

1. Minimālās enerģijas princips. Tas vispirms aizpildīja līmeņus un apakšlīmeņus, kas atrodas tuvāk centram, saskaņā ar Klečkovska noteikumiem.
2. Elementa stāvoklis norāda, kā elektroni tiek sadalīti pa enerģijas līmeņiem un apakšvirzieniem:

• Numurs sakrīt ar atomu piepildījumu un tā elektronu skaitu;
• Periodiskais numurs atbilst enerģijas līmeņu skaitam;
• Grupas numurs sakrīt ar valences elektronu skaitu atomeā ;
• Apakšgrupa parāda to izplatību.

Elementārās daļiņas un kodoli

Kvantu skaitļi elementāru daļiņu fizikā ir to iekšējās īpašības, kas nosaka transformāciju mijiedarbību un modeļus. Papildus spin s, ir elektriskais lādiņš Q, kas visām elementārajām daļiņām ir nulle vai vesels skaitlis, negatīvs vai pozitīvs; Barijona lādiņš B (daļiņās - nulle vai viens, pret daļiņām - nulle vai mīnus viens); Leptona maksājumi, kur Le un Lm ir vienādi ar nulli, un antipartijā - līdz nullei un mīnus viens; Izotopu spin ar veselu vai veselu skaitli; Stranger S un citi. Visi šie kvantu skaitļi tiek izmantoti gan elementārajām daļiņām, gan atomu kodoliem.
Plašākā vārda izpratnē tos sauc par fiziskiem daudzumiem, kas nosaka daļiņas vai sistēmas kustību un kas saglabājas. Tomēr nav obligāti, ka tie pieder pie visu iespējamo vērtību diskrēta spektra.