kvantnumret

Kvantnumret är en uppsättning tal som beskriver tillståndet för en elektron i en atom. Dessa tal härleds från lösningen av Schrödingerekvationen för atomens elektroner. Det finns fyra huvudsakliga kvanttal: det principiella kvantnumret, det azimutala kvantnumret, det magnetiska kvantnumret och spinnkvantnumret.

Det principiella kvantnumret, betecknat med n, anger energinivån och storleken på elektronens orbital. Värdena för n är positiva heltal: 1, 2, 3 och så vidare. Ju högre n är, desto högre är energin och desto längre bort från kärnan är elektronen i genomsnitt.

Det azimutala kvantnumret, betecknat med l, beskriver formen på elektronens orbital och dess rörelsemängdsmoment. Värdena för l kan vara heltal från 0 till n-1. Olika värden på l motsvarar olika orbitalformer: l=0 är en s-orbital (sfärisk), l=1 är en p-orbital (hantelformad), l=2 är en d-orbital (mer komplexa former) och l=3 är en f-orbital. Dessa betecknas ofta med bokstäver istället för siffror: s, p, d, f.

Det magnetiska kvantnumret, betecknat med ml, anger orienteringen av orbitalen i rymden. Värdena för ml kan vara heltal från -l till +l, inklusive 0. För ett givet l-värde finns det 2l+1 möjliga ml-värden, vilket motsvarar antalet orbitaler med den specifika formen. Till exempel, för l=1 (p-orbitaler) är ml -1, 0 och +1, vilket indikerar de tre p-orbitalerna (px, py, pz) som är orienterade längs x-, y- och z-axlarna.

Det fjärde kvantnumret är spinnkvantnumret, betecknat med ms. Detta kvanttal beskriver elektronens inneboende rörelsemängdsmoment, kallat spinn. Elektroner kan ha två möjliga spinnorienteringar: uppåt (+1/2) eller nedåt (-1/2). Enligt Paulis uteslutningsprincip kan två elektroner i samma atom inte ha samma uppsättning av alla fyra kvanttal. Detta innebär att varje elektron i en atom har en unik kvantmekanisk signatur.