量子数 - 科学

原子の電子圏に残る各電子は、その電子のエネルギーを示す 4 つの数学的コードを使用して特徴付けることができます。これら 4 つのコードは量子数と呼ばれ、メイン、セカンダリ (または方位角)、磁気、スピンです。

同じ 4 つの量子数を持つ電子が 2 つ以上存在することはありません。

それぞれが何を示しているかを確認してください。

主量子数 (n):

電子のエネルギー準位を1 ～ 7 の範囲で示します。主量子数が大きいほど、電子のエネルギーも大きくなります。

二次または方位量子数 (?) :

これは電子のエネルギーサブレベルを示しますが、これまでのところ、以下に示すサブレベルに従って 0 から 3 までしか変化しません。

これは、主量子数nの場合、二次量子数はになることを意味します。 = n – 1。

磁気量子数 (m または m _? ):

空間内の軌道の方向を示します。軌道とは、特定の電子を見つける確率が最大となる原子核の周囲の空間領域です。

各エネルギーサブレベルには特定の数の軌道があり、各軌道は特徴的な形状と特定の空間方向を持っています。また、軌道は通常四角（？）で表します。

たとえば、s 型軌道は球形であるため、空間方向は 1 つだけ可能であり、正方形のみで表されます。

P 型軌道は二重卵形の形状をしているため、空間内で 3 つの方向を持ち、3 つの正方形で表され、値は -1 から +1 までの範囲になります。

したがって、磁気量子数には次のような値が考えられます。

スピン量子数(s または m _s ):

電子の回転方向を示します。それぞれの電子は、同じ方向または反対方向に回転することができるため、小さな磁石のように動作し、このようにして互いに反発したり引き付けたりできる磁場を生成します。この回転をスピンと呼びます。これは英語で「回転する」を意味します。逆方向に回転する 2 つの電子 (反対のスピン) がある場合、それらの間に引力が生じます。しかし、それらが同じ方向に回転している場合(等しいスピン)、それらは互いに反発します。

このため、2 つの電子が同じ軌道にある場合、それらは逆のスピンを持たなければなりません。各スピンは矢印と値で表されます。

m _s = +1/2 または -1/2
m _s = ↑ または ↓

この場合、上矢印が値 +1/2 を表し、下矢印が値 -1/2 を表すことに同意しますが、その逆の場合もあります。

正方形で表される各軌道は最大 2 つの電子を収容でき、電子は反対のスピンを持たなければならないことを強調することが重要です。

ここで、特定の電子の 4 つの量子数を決定する方法を確認する例を見てみましょう。

21 個の電子を持つスカンジウム原子を考えてみましょう。どの量子数のセットが最もエネルギーの高い電子を表すかを見てみましょう。

– まず電子配布を実行し、次に軌道内で電子配布を実行します。