huvudkvanttalet

Huvudkvanttalet, vanligtvis betecknat n, är ett av kvanttalen som beskriver en elektron i ett atomiskt system inom kvantmekanik. Det är ett positivt heltal (1, 2, 3, …) som i huvudsak anger energinivån och det typiska avståndet till kärnan i väteliknande atomer. För varje n finns orbitaler som märks med azimutalkvanttalet l och magnetkvanttalet m_l. Värdet på l kan vara 0 till n−1, och m_l varierar mellan −l och +l. Antalet radialnoder i orbitalen är n − l − 1. Den fullständiga vågfunktionen skrivs som ψ_{nlm}(r,θ,φ) och radialfunktionen som R_{nl}(r). Den typiska radien växer ungefär som n^2 gånger Bohr-radiusen a0.

I väteliknande atomer är energin E_n beroende endast av n: E_n = −Ry / n^2 ≈ −13,6 eV / n^2. Den totala degenereringen av en energinivå i en väteatom är 2n^2 när spin räknas in. Detta innebär att många orbitaler delar samma energi.

I atomer med flera elektroner bryts denna degenerering av skärmning och elektronerna upplever olika effektiva kärnladdningar beroende på l och n. Energierna blir därför inte exakt funktioner av n ensam, utan olika l kan få olika energi trots samma n. Denna struktur är central för hur atomorbitaler och spektra byggs upp.

Historiskt spelade huvudkvanttalet en viktig roll i Bohrs atommodell och fungerar i modern kvantmekanik som ett nyckelbegrepp för att märka och förstå atomers skal och orbitaler.