Kvantni brojevi

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigacija, traži
Question book-new.svg Ovaj članak ili neka od njegovih sekcija nije dovoljno potkrijepljena izvorima (literatura, web stranice ili drugi izvori).
Sporne rečenice i navodi bi mogli, ukoliko se pravilno ne označe validnim izvorima, biti obrisani i uklonjeni. Pomozite Wikipediji tako što ćete navesti validne izvore putem referenci, te nakon toga možete ukloniti ovaj šablon.

Kvantni brojevi su bilo koji brojevi iz grupe brojeva koji specifično opisuje kvantno stanje bilo kojeg sistema u kvantnoj mehanici. Pojedini kvantni broj obilježava veličinu očuvanja količine u dinamici kvantnog sistema. Kako bilo koji kvantni sistem može imati jedan ili više kvantnih brojeva beskorisno je nabrajati sve moguće kvantne brojeve. Kvantni su brojevi vrlo dobro opisani na primjeru elektrona u atomu.

Kvantni brojevi elektrona[uredi | uredi izvor]

Atom atomskog broja Z ima Z broj elektrona. Elektroni u njemu zauzimaju neko energijsko stanje. Atom tada nije pobuđen i nalazi se u svom osnovnom stanju. Iz toga proizilazi da svaki hemijski element ima karakterističan spektar koji se objašnjava pomoću energijskih razina ili stacionarnih stanja atoma, molekula i jezgara. Sustavi tako mogu emitirati i apsorbirati elektromagnetsko zračenje tačno određenih fekvencija. U slučaju elektrona, on može prelaziti iz stanja više energije u stanje niže energije i obrnuto. Pri tom poprima određenu energijsku razinu u atomu, a kvantni brojevi nam opisuju razmještaj elektrona po mogućim energetskim nivoima.

Glavni kvantni broj[uredi | uredi izvor]

Glavni kvantni broj određuje energiju pojedine grupe bliskih energija i može imati vrijednosti:

n = 1, 2, 3, ...

U hemiji se taj niz energijskih razina naziva ljuska i označavaju se s K, L, M, N...

Orbitalni kvantni broj[uredi | uredi izvor]

Orbitalni kvantni broj l određuje veličinu ugaone količine kretanja elektrona u atomu koju označavamo s L (zamah). Veličina L i l su povezane jednačinom:

L2 = l(l+1)ћ.

Vrijednosti l su:

l = 0, 1, 2, 3, ...(n - 1)

ћ = h/2π gdje h predstavlja Planckovu konstantu. Često se orbitalni kvantni broj naziva podljuskom ili orbitalom i označava slovima s, p, d, f,... prema izgledu spektralnih linija.

l = 0 → s sharp (oštra)

l = 1 → p principal (glavna)

l = 2 → d diffuse (raspršena)

l = 3 → f fundamental (osnovna)

Magnetni orbitalni kvantni broj[uredi | uredi izvor]

Magnetni orbitalni kvantni broj po apsolutnoj vrijednosti ne može biti veći od orbitalnog kvantnog broja, |ml| ≤ l. Poprima vrijednosti:

ml = -l, (-l + 1), ... -1, 0, +1,... (l – 1), l

Dakle, svakom paru brojeva n, l odgovara (2n + 1) različitih vrijednosti kvantnog broja ml . U vanjskom magnetnom polju u smjeru odabrane ose, npr. z–ose, projekcija zamaha L je također kvantizirana i ima vrijednost Lz = mlћ.

Magnetski spinski kvantni broj ms[uredi | uredi izvor]

Spinom se opisuje vlastito svojstvo elektrona nešto slično vrtnji elektrona oko vlastite osi, po čemu je i odabran naziv tog kvantnog broja. Može poprimiti samo dvije vrijednosti: ms = −1/2 ili +1/2. Komponenta spina u smjeru magnetskog polja je msћ: −1/2ћ ili +1/2ћ. Vlastiti zamah S = ћ[s(s+1)]1/2, a u smjeru magnetskog polja Sz = msћ. Spin je osobina čestica, i čestice polucjelbrojnoga spina nazivamo fermionima, a cjelobrojnog bozonima.


Pravila za vrijednosti n, l, ml dobijaju se rješavanjem Schrödingerove jednadžbe, a pravilo za ms dobijemo uključivanjem relativističkih učinaka u kvantnu fiziku.

Ime Simbol Značenje Raspon veličina Primjer veličine
glavni kvantni broj n\,\! ljuska 1 \le n \,\! n=1,2,3...\,\!
orbitalni kvantni broj \ell\,\! podljuska 0 \le \ell \le n-1\,\! za n=3\,\!:
\ell=0,1,2\,(s, p, d)\,\!
magnetni orbitalni kvantni broj m_\ell\,\! pomak energije -\ell \le m_\ell \le \ell\,\! za \ell=2\,\!:
m_\ell=-2,-1,0,1,2\,\!
magnetni spinski kvantni broj m_s\,\! spin - \begin{matrix} \frac{1}{2} \end{matrix} , \begin{matrix} \frac{1}{2} \end{matrix} \,\! uvijek samo: - \begin{matrix} \frac{1}{2} \end{matrix} , \begin{matrix} \frac{1}{2} \end{matrix} \,\!

Npr. kvantni brojevi vanjskog valentnog elektrona atoma fluora koji je smješten u atomskoj orbitali 2p su: n = 2, l = 1, ml = 1, ili 0, ili −1, ms = −1/2 ili 1/2.

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]