Pääkvanttiluku

Pääkvanttiluku (n) on kvanttifysiikassa elektronin tilaa kuvaava päävakanttiluku, jonka tunnus n määrää tilan energian ja radiaalisen levitettävyyden. N on positiivinen kokonaisluku: n = 1, 2, 3, ... ja se määrittää, miltä tasolta elektroni löytyy ytimen ympäriltä. Pääkvanttiluku yhdessä sekundaarisen kvanttiluvun (l) ja magneettisen kvanttiluvun (m_l) kanssa määrittää elektronin tilan kokonaisuudessaan.

Hydrogen-tyyppisissä järjestelmissä energian riippuvuus on yksinkertainen: E_n = -R_H / n^2, jossa R_H on Rydbergin energia noin 13,6 eV. Näin ollen pienemmät n-arvot vastaavat tiukemmin sitoutuneita tiloja ja pienempiä radiaalialueita, kun taas suuremmat n-arvot kuvaavat suurempaa etäisyyttä ytimestä ja pienempää sitoutuneisuutta. Degeneraatio riippuu tilan ominaisuuksista: pelkällä n:llä hydridijärjestelmässä tilat ovat n^2-fold degenerate (ilman spin-tilaa), ja spinin huomioimalla kokonaisdegeneraatio on 2n^2.

L- ja m_l -kvanttiluvut määrittelevät tilan muodot: l voi saada arvoja 0 ≤ l ≤ n−1, ja m_l arvoja −l ≤ m_l ≤ l. N:n arvo määrää tilan mahdolliset subtason muodot s-, p-, d-, f- jne. orbitalien mukaan, joiden nimitykset vastaavat l-arvoja (esim. s → l = 0, p → l = 1).

Käytännössä pääkvanttilukua käytetään atomin kuorien (shells) nimityksessä: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, jne. Se on keskeinen käsite kuorien ja alikuorien järjestämisessä sekä elektronikonfiguraatioissa. Pääkvanttiluku antaa perustan tilan energiamääritykselle, tilan koon ja sen uloittuvuuden ytimestä.