Πώς να εξηγήσεις τους κβαντικούς αριθμούς n, l, ml;

 Οι κβαντικοί αριθμοί n, l και ml είναι τρεις βασικοί αριθμοί που χρησιμοποιούνται στην κβαντομηχανική για να περιγράψουν την κατάσταση ενός ηλεκτρονίου σε ένα άτομο. Φαντάσου το άτομο σαν ένα πολυκατοικία, όπου κάθε όροφος αντιστοιχεί σε ένα ενεργειακό επίπεδο και κάθε διαμέρισμα σε ένα τροχιακό. Οι κβαντικοί αριθμοί μας βοηθούν να εντοπίσουμε ακριβώς σε ποιο διαμέρισμα βρίσκεται κάθε ηλεκτρόνιο.

Ας δούμε αναλυτικά κάθε κβαντικό αριθμό:

n: Ο κύριος κβαντικός αριθμός

• Τι δείχνει: Καθορίζει το μέγεθος του τροχιακού και κατά προσέγγιση την ενέργεια του ηλεκτρονίου.
• Τιμές: Μπορεί να πάρει μόνο θετικές ακέραιες τιμές (n = 1, 2, 3, ...).
• Αναλογία: Αντιστοιχεί στον όροφο της πολυκατοικίας. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του n, τόσο πιο μακριά από τον πυρήνα είναι το ηλεκτρόνιο και τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργειά του.

l: Ο δευτερεύων κβαντικός αριθμός (ή αζιμουθιακός)

• Τι δείχνει: Καθορίζει το σχήμα του τροχιακού.
• Τιμές: Μπορεί να πάρει τιμές από 0 έως n-1.
• Αναλογία: Αντιστοιχεί στο είδος του διαμερίσματος (μονόχωρο, δίχωρο κλπ.). Για κάθε τιμή του n, υπάρχουν n διαφορετικές τιμές του l.
• Υποστιβάδες: Οι τιμές του l αντιστοιχούν σε διαφορετικές υποστιβάδες:
  • l = 0: υποστιβάδα s (σφαιρικό σχήμα)
  • l = 1: υποστιβάδα p (αμφίβλητρο)
  • l = 2: υποστιβάδα d
  • l = 3: υποστιβάδα f
  • κ.ο.κ.

ml: Ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός

• Τι δείχνει: Καθορίζει τον προσανατολισμό του τροχιακού στο χώρο.
• Τιμές: Μπορεί να πάρει τιμές από -l έως +l, συμπεριλαμβανομένου του μηδενός.
• Αναλογία: Αντιστοιχεί στον προσανατολισμό του διαμερίσματος (π.χ. βλέπει προς βορρά, νότο κλπ.).
• Πλήθος τροχιακών: Για κάθε τιμή του l, υπάρχουν 2l+1 διαφορετικές τιμές του ml, δηλαδή 2l+1 τροχιακά.

Παράδειγμα: Για n = 2 (δεύτερος όροφος), έχουμε:

• l = 0: υποστιβάδα 2s (1 τροχιακό)
• l = 1: υποστιβάδα 2p (3 τροχιακά, ml = -1, 0, +1)

Συνοπτικά:

• Ο κβαντικός αριθμός n καθορίζει το μέγεθος και την ενέργεια του τροχιακού.
• Ο κβαντικός αριθμός l καθορίζει το σχήμα του τροχιακού.
• Ο κβαντικός αριθμός ml καθορίζει τον προσανατολισμό του τροχιακού στο χώρο.

Γιατί είναι σημαντικοί οι κβαντικοί αριθμοί; Μας επιτρέπουν να κατανοήσουμε πώς διατάσσονται τα ηλεκτρόνια γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου, κάτι που είναι απαραίτητο για την κατανόηση των χημικών ιδιοτήτων των στοιχείων.

Δείτε ότι αφορά την ΧΗΜΕΊΑ Γ ΛΥΚΕΊΟΥ ΕΔΏ