다양한 양자 수

양자 수는 원자에서 전자의 위치와 에너지를 설명하는 데 사용되는 숫자의 모음입니다. 양자 수의 네 가지 유형이 있습니다 :교장, 방위각, 자기 및 스핀 양자 번호.

그것들은 양자 시스템에서 보존 된 양의 값을 결정하는 데 사용됩니다. 전자 양자 수 (전자를 설명하는 양자 수)는 방정식에 허용되는 수소 원자에 대한 Schrodinger wave 방정식에 대한 솔루션을 제공하는 수치 값의 수집으로 정의 될 수 있습니다.

이 4 개의 양자 수는 원자에 속하는 주어진 전자의 모든 특성을 완전히 설명하는 데 사용될 수 있습니다. 숫자는 다음과 같습니다.

주요 양자 번호는 문자‘n’으로 표시됩니다.
궤도 각 운동량의 양자 수 (방위각 양자 번호라고도 함)는 문자 'l'로 표시됩니다.
자기 양자 수는 'ML'
전자 스핀 양자 번호는 'MS'기호로 표시됩니다.
전자 양자 수는 전자적으로 생성 될 수있는 양자 수의 유형입니다.
입자의 거동을 설명하는 4 개의 양자 수

Schrodinger Wave 방정식에 따라 전자의 특성을 설명 할 때 총 4 개의 양자 수가 사용됩니다. 원자 물리학에서 전자의 고유 양자 상태를 설명하는 4 개의 양자 수는 각각에 대한 간단한 설명을 포함하여 다음 섹션에서 간략하게 설명되어 있습니다.

주요 양자 번호

주요 양자 수는 우주의 기본 특성을 나타내는 숫자입니다. 'n'기호는 주요 양자 수를 나타내는 데 사용됩니다. 그들은 원자의 1 차 전자 쉘 또는 쉘을 나타내는 데 사용됩니다.
주요 양자 수는 핵과 전자 사이의 가장 가능한 거리를 설명하기 때문에, 주요 양자 수의 더 큰 값은 전자와 핵 사이의 더 먼 거리를 의미하며 그 반대도 마찬가지입니다 (이는 원자 크기가 더 큰 원자 크기를 의미합니다).
양자 값이 하나 이상인 정수는 하나 이상으로 나눌 수있는 한 주요 양자 수의 값으로 사용될 수 있습니다. 숫자 n =1이 원자의 가장 안쪽 전자 쉘을 나타내는 데 사용되면 전자의 가장 낮은 에너지 상태 (지면 상태라고도 함)에 해당합니다.
결과적으로, 주요 양자 수 N은 위의 예에서 볼 수 있듯이 원자가 원자 값을 가질 수 없거나 주요 값을 가질 수 없거나 값이 없기 때문에 음수 값을 가질 수 없다는 것을 알 수 있습니다.
주어진 전자에 에너지 (여기 상태)가 주입 될 때 전자는 하나의 원리 쉘에서 더 높은 원리 쉘로 점프하여 n의 값을 증가 시킨다는 것을 관찰합니다. 비슷한 방식으로, 전자가 에너지를 잃을 때, 그들은 더 낮은 껍질로 뛰어 들어 과정에서 n의 값을 낮 춥니 다.
"흡수"라는 용어는 전자에 대한 에너지의 광자에 중점을 둔 전자에 대한 N의 값의 증가를 말한다. 이와 유사하게, 전자에 대한 n의 값이 감소 할 때, 전자는 저장된 에너지를 방출한다; 이것을 방출이라고합니다.

방위각 양자 수 (궤도 각 운동량 양자 수)

방위각 양자 수는 방위 방향 (Orbital angular momentum Quantum Number)으로 향하는 양자 수
방위각 양자 수 (또는 궤도 각도 운동량)는 각 운동량 측면에서 궤도의 모양을 설명합니다. 문자‘L’으로 표시되며 숫자 값은 궤도 평면의 총 각도 노드 수와 같습니다.
방위각 양자 수의 값은 s, p, d 또는 f subshell을 나타낼 수 있으며, 각각은 다른 모양과 다른 모양을 갖습니다. 이 경우 방위각 양자 수의 값은 주요 양자 수의 값, 즉 방위각 양자 수의 값이 0과 1 사이의 값에 의해 결정됩니다. (N-1).
방위각 양자 수는 값 0, 1 및 2를 취할 수 있습니다. l =0 인 경우 결과 서브 쉘은 'S'서브 쉘이며, 이는 기본값입니다. 마찬가지로, l =1 및 l =2 인 경우, 결과 서브 쉘은 각각 문자 'p'와 'd'(각각)로 표시됩니다. 결과적으로 n =3이면 3 개의 가능한 서브 쉘은 각각 3s, 3p 및 3d입니다.
또 다른 예는 N의 값이 5이고 L의 가능한 값은 0, 1, 2, 3 및 4 인 경우입니다.이 경우 L의 가능한 값은 0, 1, 2, 3 및 4입니다. L =3 인 경우 원자에 총 3 개의 각도 노드가 있습니다.

교장 및 방위각 양자 수에서 파생 된 양자 수

‘L’의 값은 다이어그램에 표시된 것처럼‘L’의 값이 항상‘n’의 값보다 작기 때문에‘2D’궤도가 존재할 수 없다고 결론을 내리는 것이 합리적입니다.

자기 양자 수

자기 양자 수는 그 주위에 자기장이있는 숫자입니다.
자기 양자 수는 서브 쉘의 총 궤도 수와 서브 쉘에서 궤도의 방향을 결정합니다. 그것의 척도는 기호 ml로 표시됩니다. 이 경우 궤도의 각 운동량은 주어진 방향을 따라 투사 되며이 숫자는 해당 투영의 결과를 나타냅니다.
자기 양자 수의 값은 방위각 (또는 궤도 각 운동량) 양자 수의 값에 의존하며, 이는 차례로 자기 양자 수의 값에 따라 다릅니다. 주어진 L 값의 경우, ml의 값은 그래프를 보면 -L에서 +L 범위의 어느 곳에서나 찾을 수 있습니다. 결과적으로 N의 가치는 그것에 간접적 인 영향을 미칩니다.

예를 들어, 원자에서 원자의 자기 양자 수가 -3, -2, -1, 0, +1, +2 및 +3 인 경우 자기 양자 수의 가능한 값은 -3, -2, -1, 0, +1, +2 및 +3입니다.

방위각 양자 수의 값은 궤도 수 (2L + 1)의 수에 해당합니다.
주어진 서브 쉘의 총 궤도 수는 해당 서브 쉘에서 각 궤도에 할당 된 'l'값의 함수입니다. 공식 (2L + 1)을 사용하여 계산할 수 있습니다. 예를 들어, '3D'서브 쉘 (n =3, l =2)에는 5 개의 궤도 (2*2 + 1)가 포함 된 반면, '2D'서브 쉘 (n =3, l =2)에는 4가 포함되어 있습니다. 각 궤도에는 두 개의 전자를 유지할 수있는 용량이 있습니다. 결과적으로, 세 번째 서브 쉘은 총 10 개의 전자를 가지고 있습니다.
전자 스핀 양자 수는 전자의 스핀을 설명하는 숫자입니다. 전자 스핀 양자 수는 n, l 및 ml의 값에 영향을받지 않으므로 명확하지 않습니다. 기호 MS로 표시되는이 숫자의 값은 전자가 회전하는 방향에 대한 정보를 제공합니다.
MS의 값을 보면 전자가 회전하는 방향을 결정할 수 있습니다. +1/2와 -1/2 사이의 전자 스핀 양자 수가있을 수 있습니다.
MS의 양수 값은 전자가 상향 스핀을 가짐을 나타내며, 이는 '스핀 업'이라고도하며 '스핀 업'기호로 표시됩니다. MS가 음수 인 경우, 해당 전자는 하향 스핀이 있으며 '스핀 다운'이라고도하며 기호로 표시됩니다.
전자 스핀 양자 수의 값은 해당 원자가 주변에서 자기장을 생성 할 수 있는지 여부를 결정합니다. MS의 값은 +1/2 또는 -1/2의 숫자에 의해 근사화 될 수 있습니다.

결론

양자 수는 원자의 전자 구성을 파악하는 데 사용될 수 있고 전자가 발견 될 가능성이 가장 높기 때문에 필수적입니다. 이온화 에너지 및 원자 반경과 같은 원자의 다른 특성은 양자 수를 사용하여 이해됩니다.