Κβαντικοί αριθμοί και τροχιακά

20 Ιανουαρίου 2018 ΧΑΡΙΤΟΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ

Κβαντικοί αριθμοί

Στο ατομικό πρότυπο του Bohr ο κύριος κβαντικός αριθμός (n), εισάγεται αυθαίρετα, για τον καθορισμό της ενεργειακής στάθμης του ηλεκτρονίου.

Στην κβαντομηχανική εισάγονται τρεις κβαντικοί αριθμοί για τον καθορισμό της κατανομής των ηλεκτρονιακού νέφους (ατομικού τροχιακού).

Οι κβαντικοί αυτοί αριθμοί προκύπτουν από την επίλυση της εξίσωσης Schrodinger για το άτομο του υδρογόνου και είναι:

ο κύριος κβαντικός αριθμός (n), 
ο δευτερεύων κβαντικός αριθμός ή αζιμουθιακός (l)
και ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός (ml). 

Κάθε δυνατή τριάδα κβαντικών αριθμών (n,l,mi) οδηγεί σε μια λύση της εξίσωσης Schrodinger, καθορίζοντας ένα συγκεκριμένο τροχιακό του ατόμου. Να παρατηρήσουμε, ότι οι κβαντικοί αυτοί αριθμοί μπορούν να εφαρμοστούν και σε άλλα άτομα εκτός του υδρογόνου και των υδρογονοειδών (π.χ He+, Li2+).

Οι κβαντικοί αριθμοι εφαρμόζονται κατά προσέγγιση (και όχι «άνετα») στα πολυ-ηλεκτρονικά άτομα καθώς η εξίσωση Schrodinger δεν λύνεται ακριβώς για τα πολυηλεκτρονικά άτομα.  Λύνεται με διάφορες προσεγγιστικές μεθόδους οπότε οι κβαντικοί αριθμοί συμβολίζονται με τον υδρογονοειδή τρόπο έχοντας όμως κατά νου τις προσεγγίσεις που έχουν γίνει.

Τέλος, ορίστηκε ο τέταρτος κβαντικός αριθμός, ο κβαντικός αριθμός του spin (ms), ο οποίος όμως δε συμμετέχει στη διαμόρφωση της τιμής της ενέργειας του ηλεκτρονίου και κατά συνέπεια στο καθορισμό του ατομικού τροχιακού.

Οι κβαντικοί αριθμoί n, l, ml, προκύπτουν από την επίλυση της εξίσωσης Schrodinger για το άτομο του υδρογόνου. Κάθε δυνατή τριάδα των κβαντικών αριθμών (n, l, ml) οδηγεί σε μια λύση της εξίσωσης Schrodinger και καθορίζει ένα συγκεκριμένο τροχιακό του ατόμου. Τα τροχιακά υπάρχουν ανεξάρτητα της ύπαρξης ηλεκτρονίων σε αυτά, δηλαδή υπάρχουν δυνητικά.Π.χ στο άτομο του υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση το ηλεκτρονιο του καταλαμβάνει το τροχιακό 1s, οπότε το τροχιακό 2s είναι κενό. Το ηλεκτρόνιο θα καταλάβει το τροχιακό 2s μετά από διέγερση και απορρόφηση ενέργειας. Έτσι όταν θέλουμε να περιγράψουμε ένα ατομικό τροχιακό χρησιμοποιούμε την παραπάνω τριάδα των κβαντικών αριθμών. 

Αντίθετα, ο κβαντικός αριθμός του σπιν (ms), προτάθηκε για να εξηγήσει την πειραματική διαπίστωση ότι ορισμένες γραμμές των φασμάτων εκπομπής εμφανίζονται διπλές. Ο κβαντικός αριθμός του ηλεκτρονίου δεν συμμετέχει στη διαμόρφωση της τιμής της ενέργειας του ηλεκτρονίου ούτε στον καθορισμό του ατομικού τροχιακού.
Στην περίπτωση που θέλουμε να περιγράψουμε ένα ηλεκτρόνιο, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε την τετράδα των κβαντικών αριθμών

Δημοσιευμένο στην κατηγορία  Χημεία Γ Λυκείου Ετικέτες: , .

Αφήστε μια απάντηση


Πρόσφατα άρθρα

Πρόσφατα σχόλια

Αρχείο

Kατηγορίες

Μεταστοιχεία

Ημερολόγιο

Ιανουάριος 2018
Δ Τ Τ Π Π Σ Κ
     
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031  

Ετικέτες

Translate