Un nombre quantique est un nombre qui a une signification ou un paramètre spécial pour décrire un état d'un système quantique.
Au début, nous avons peut-être étudié quelques théories atomiques simples telles que la théorie de John Dalton. Cependant, les développements technologiques ont conduit à de nouvelles théories sur l'atome.
Auparavant, nous connaissions la théorie atomique de Niels Bohr qui stipule que les atomes peuvent se déplacer autour du noyau atomique dans leur trajectoire.
Mais quelques années plus tard, une nouvelle théorie atomique connue sous le nom de théorie quantique est née après la découverte de la théorie du dualisme particule-onde.
La théorie quantique de l'atome apporte des changements significatifs au modèle atomique.
Dans la théorie quantique, les atomes sont modélisés sous forme de nombres ou de soi-disant nombres quantiques . Pour plus de détails, regardons ce qu'est un bil. quantum.
préliminaire
"Un nombre quantique est un nombre qui a une signification ou un paramètre spécial pour décrire un état d'un système quantique."
Au début, cette théorie a été avancée par un physicien célèbre nommé Erwin Schrödinger avec une théorie qui est souvent appelée la théorie de la mécanique quantique.
Le modèle atomique qu'il a d'abord résolu était le modèle de l'atome d'hydrogène à travers une équation d'onde pour obtenir le bil. quantum.
À partir de ce nombre, nous pouvons connaître le modèle d'un atome à partir des orbitales atomiques qui décrivent les neutrons et les électrons qu'ils contiennent et le comportement de l'atome.
Cependant, il convient de noter que le modèle de la théorie quantique est basé sur l'incertitude des positions des électrons. Un électron n'est pas comme une planète en orbite autour d'une étoile sur son orbite. Cependant, les électrons se déplacent selon l'équation d'onde de sorte que la position de l'électron ne peut être que "prédite" ou que la probabilité est connue.
Par conséquent, la théorie de la mécanique quantique produit plusieurs probabilités d'électrons afin que la portée des électrons diffusés puisse être connue ou dite orbitale.
Qu'est-ce qu'un nombre quantique exactement?
Fondamentalement, un nombre quantique se compose de quatre ensembles de nombres, à savoir:
- Nombre quantique principal (n)
- Nombre d'azimut (l)
- Numéro magnétique (m)
- Numéro (s) de rotation.
À partir des quatre ensembles de nombres ci-dessus, le niveau d'énergie orbitale, la taille, la forme, la probabilité radiale orbitale ou même son orientation peuvent également être connus.
De plus, le nombre de spin peut également décrire le moment cinétique ou le spin d'un électron dans une orbitale. Pour plus de détails, nous voyons un à un les éléments constitutifs de bil. quantum.
1. nombre quantique principal (n)
Comme nous le savons, le nombre quantique principal décrit la caractéristique principale vue d'un atome, à savoir le niveau d'énergie.
Plus la valeur de ce nombre est élevée, plus le niveau d'énergie des orbitales d'un atome est élevé.
Lire aussi: Assimilation [Complète]: Définition, termes et exemples completsPuisqu'un atome a une coquille d'au moins 1, le nombre quantique principal est écrit sous la forme d'un entier positif (1,2,3,….).
2. Nombre quantique azimutal (l)
Il y a des nombres après le nombre quantique principal qui sont appelés bil. azimut quantique.
Le nombre quantique azimutal décrit la forme orbitale d'un atome. La forme orbitale fait référence à l'emplacement ou à la sous-couche qu'un électron peut occuper.
A l'écriture, ce nombre s'écrit en soustrayant le bil. quantum principal avec un (l = n-1).
Si un atome a 3 coquilles, alors le nombre d'azimut est 2 ou en d'autres termes, il y a 2 sous-couches où les électrons peuvent être présents.
3. nombre magnétique quantique (m)
Après avoir connu la forme de l'orbitale avec le nombre d'azimut, l'orientation de l'orbitale peut également être vue avec bi. magnétique quantique.
L'orientation orbitale en question est la position ou la direction de l'orbitale d'un atome. Une orbitale a au moins plus et moins la valeur de son numéro d'azimut (m = ± l).
Supposons qu'un atome a le nombre l = 3 alors son nombre magnétique est (m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3) ou en d'autres termes l'atome peut avoir 7 types d'orientation.
4.Le (s) nombre (s) de Spin Quantum
Fondamentalement, les électrons ont une identité intrinsèque appelée moment cinétique ou ce qui est communément appelé spin.
Cette identité est ensuite décrite par un nombre appelé nombre quantique de spin.
La valeur décrite est uniquement la valeur positive ou négative de spin ou communément appelée spin up et spin down.
Par conséquent, bil. le quantum de spin se compose uniquement de (+1/2 et -1/2). Si un bil. quantum a un nombre de spin de +1/2 donc les électrons ont une orientation de spin vers le haut.
Vous trouverez ci-dessous un exemple de tableau de nombres quantiques afin que vous puissiez en savoir plus sur les factures. quantum.
Orbitale atomique
Plus tôt, nous avons appris qu'une orbitale est un endroit ou un espace qu'un atome peut occuper.
Pour que vous puissiez comprendre les orbitales, regardons l'image ci-dessous.
L'image ci-dessus est une forme de l'orbitale d'un atome. La flèche dans l'image ci-dessus montre l'orbitale ou l'espace qu'un électron pourrait occuper.
De l'image ci-dessus, nous pouvons voir que l'atome a deux espaces qui peuvent être occupés par des électrons.
Un atome a quatre types de sous-couches, à savoir les sous-couches s, p, d et f. Parce que les sous-couches d'un atome sont différentes, la forme des orbitales est également différente.
Voici quelques descriptions des orbitales d'un atome.
Configuration électronique
Après avoir appris comment modéliser l'atome selon la théorie de la mécanique quantique, nous discuterons de la configuration ou de la disposition des électrons dans les orbitales atomiques.
Lisez aussi: Equations de valeur absolue (explication complète et exemples de problèmes)Il existe trois règles principales qui forment la base de la disposition des électrons dans les atomes. Les trois règles sont:
1. Le principe Aufbau
Le principe Aufbau est une règle de disposition des électrons dans laquelle les électrons occupent en premier les orbitales avec le niveau d'énergie le plus bas.
Pour que vous ne soyez pas confus, l'image ci-dessous est les règles d'arrangement selon le principe d'Aufbau.
2. L'interdiction Pauli
Chaque arrangement d'électrons peut se remplir du niveau d'énergie orbital le plus bas au plus élevé.
Cependant, Pauli a souligné qu'il est impossible pour un atome de se composer de deux électrons ayant le même nombre quantique. Chaque orbitale ne peut être occupée que par deux types d'électrons ayant des spins opposés.
3. La règle de Hund
Si un électron se remplit au même niveau d'énergie orbitale, le placement des électrons commence par remplir les électrons de rotation en premier dans chaque orbitale en commençant par un niveau d'énergie faible. Ensuite, procédez au remplissage par centrifugation.
La configuration électronique est également souvent simplifiée avec les éléments de gaz rares comme indiqué ci-dessus.
De plus, des anomalies dans la configuration électronique ont également été trouvées, comme dans la sous-couche d. Dans la sous-couche d, les électrons ont tendance à être à moitié remplis ou complètement remplis. Par conséquent, la configuration atomique Cr a une configuration 24 Cr: [Ar] 4s13d5.
Exemple de problèmes
Voici quelques exemples de questions pour mieux comprendre les chiffres. quantum
Exemple 1
Un électron a une valeur d'un nombre quantique principal (n) = 5. Déterminez chaque facture. autre quantique?
Répondre
La valeur de n = 5Valeur de l = 0,1,2 et 3
La valeur de m = entre -1 et +1
Pour la valeur de l = 3, la valeur de m = - 3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
Exemple 2
Trouvez la configuration électronique et le diagramme électronique de l'atome d'élément 32 Ge
Répondre
32 Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 ou [Ar] 4s2 3d10 4p2
Exemple 3
Trouvez la configuration électronique et le diagramme électronique de l'ion 8 O2−
Répondre
8 O2−: 1s2 2s2 2p6 ou [He] 2s2 2p6 ou [Ne] (2 électrons ajoutés: 2s2 2p4 + 2)
Exemple 4
Déterminez les nombres quantiques principaux, azimutaux et magnétiques qu'un électron occupant le sous-niveau d'énergie 4d pourrait avoir.
Répondre
n = 4 et l = 3. Si l = 2 alors m = -3-2, -1, 0, +1, + 2 + 3 +
Exemple 5
Déterminez le bil. élément quantique 28 Ni
Répondre
28 Ni = [Ar] 4s2 3d8