Τι γνωρίζετε για τους κβαντικούς αριθμούς από που προκύπτουν χημεία γ λυκείου

 Οι κβαντικοί αριθμοί n, l και ml, είναι ακέραιοι αριθμοί που προκύπτουν  κατά τη λύση της εξίσωσης Schrödinger για το άτομο του υδρογόνου και τα υδρογονοειδή ιόντα.

 Μπορούν όμως κατ’ επέκταση να χαρακτηρίσουν τα τροχιακά και άλλων ατόμων, εκτός του υδρογόνου και των υδρογονοειδών. Κάθε δυνατή τριάδα κβαντικών αριθμών (n, l, ml) οδηγεί σε μια λύση της εξίσωσης Schrödinger, καθορίζοντας ένα τροχιακό. Ο τέταρτος κβαντικός αριθμός,ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός του spin (ms), δεν συμμετέχει στη διαμόρφωση της τιμής της ενέργειας του ηλεκτρονίου και κατά συνέπεια στον καθορισμό του ατομικού τροχιακού. 

Στο πρότυπο του Bohr η κίνηση του ηλεκτρονίου είναι μονοδιάστατη, επειδή η μόνη ποσότητα που μεταβάλλεται είναι η θέση του σε μια καθορισμένη τροχιά. Στην περίπτωση αυτή αρκεί ένας κβαντικός αριθμός για να περιγράψει την κατάσταση του ηλεκτρονίου. 

Ο κύριος κβαντικός αριθμός (n) 

 Ο κύριος κβαντικός αριθμός n, παίρνει ακέραιες τιμές 1, 2, 3 … ∞. Με βάση το πρότυπο του Bohr, ο κύριος κβαντικός αριθμός καθορίζει την τροχιά που κινείται το ηλεκτρόνιο. 

Με βάση την κβαντομηχανική, ο κύριος κβαντικός αριθμός καθορίζει το μέγεθος του ηλεκτρονιακού νέφους (ή τροχιακού).

 Ο κύριος κβαντικός αριθμός έχει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της ενέργειας του ηλεκτρονίου. Οι υπόλοιποι κβαντικοί αριθμοί διαμορφώνουν σε πολύ μικρότερο βαθμό την ενέργεια του ηλεκτρονίου. Ειδικά μάλιστα στην περίπτωση του ατόμου του υδρογόνου και των υδρογονοειδών, η ενέργεια του ηλεκτρονίου κα-θορίζεται κατ’ αποκλειστικότητα από τον κύριο κβαντικό αριθμό.

Σε κάθε τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού, αντιστοιχεί ένα σύνολο n2 τροχιακών. Το σύνολο αυτό των τροχιακών, με τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό (n) μπορούμε να πούμε ότι συγκροτεί μια στιβάδα ή φλοιό. 

 Ο δευτερεύων ή αζιμουθιακός ή τροχιακός κβαντικός αριθμός (l)  

Ο δευτερεύων κβαντικός αριθμός παίρνει τιμές ανάλογα με την τιμή που έχει ο n, δηλαδή, 0, 1, 2,…(n-1). Ο αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός l καθορίζει το σχήμα του ηλεκτρονιακού νέφους (τροχιακού). Σε κάθε τιμή του δευτερεύοντος κβαντικού αριθμού (l) αντιστοιχεί ένα σύνολο 2l+1 τροχιακών. Το σύνολο αυτό των τροχιακών με τον ίδιο κύριο (n) και δευτερεύοντα κβαντικό αριθμό (l) μπορούμε να πούμε ότι συγκροτεί μια υποστιβάδα ή υποφλοιό. Οι υποστιβάδες ή υποφλοιοί συμβολίζονται με γράμματα. Με τον ίδιο τρόπο συμβολίζονται και τα αντίστοιχα τροχιακά, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα: 

Ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός (ml)  

Ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός, παίρνει τιμές ανάλογα με την τιμή του l και συγκεκριμένα παίρνει τις τιμές: -l, (-l+ 1), …,0,…1, (l-1), +l. Το όνομα «μαγνητικός» προέρχεται από το γεγονός ότι το ηλεκτρόνιο ως κινούμενο φορτίο δημιουργεί μαγνητικό πεδίο καθορισμένης φοράς. Με βάση την κυματοσωματιδιακή αντίληψη, ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός ml καθορίζει τον προ-σανατολισμό του ηλεκτρονιακού νέφους σε σχέση με τους άξονες x, y, z. Σε κάθε τιμή του μαγνητικού κβαντι-κού αριθμού αντιστοιχεί και ένα τροχιακό, όπως φαίνεται και στους παρακάτω πίνακες: 

Ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός του spin (ms)  

Ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός του spin συσχετίζεται με την ιδιοπεριστροφή του ηλεκτρονίου (spin). Παίρνει τιμές +1/2 ή-1/2 , είναι δηλαδή ανεξάρτητος από τις τιμές των άλλων κβαντικών αριθμών. Το ηλεκτρόνιο μπορεί να κινηθεί γύρω από τον άξονα του (spin ηλεκτρονίου) είτε με τη φορά των δεικτών του ρολογιού, είτε αντίστροφα. Στην πρώτη περίπτωση έχουμε ms = - ½ και στη δεύτερη περίπτωση ms = + ½.