Números quânticos

Definição

Cada elétron em um átomo pode ser identificado exclusivamente por um conjunto de quatro números quânticos.

Embora a descoberta exigisse matemática avançada, todos são números convencionais: três deles podem aceitar apenas valores inteiros simples; o quarto é uma fração simples.

Os três primeiros números quânticos surgem da função de onda, obtained, obtida através da resolução da equação de Schrödinger.

O quarto número quântico, spin de elétrons, surge da descoberta de que os elétrons têm duas orientações possíveis.

O que são

No modelo teórico predominante do átomo, existem quatro números quânticos que descrevem o comportamento dos elétrons. Estes incluem os números quântico principal, azimutal, magnético e quântico de spin. Juntos, esses quatro números dão o estado quântico de um elétron.

Um estado quântico é o conjunto de informações matemáticas necessárias para descrever completamente um determinado sistema de matéria e energia, como um átomo.

Dois elétrons não podem compartilhar os mesmos quatro números quânticos, de acordo com o princípio de exclusão de Pauli da mecânica quântica.

O primeiro dos números quânticos é chamado número quântico principal. Este número, que pode ser qualquer número inteiro positivo começando com 1, refere-se à distância da órbita de um elétron ao núcleo atômico.

Ao contrário das órbitas planetárias, no entanto, os elétrons não estão livres para orbitar a qualquer distância.

Em vez disso, eles estão confinados à órbita em níveis discretos de energia, ou quanta – um princípio central da mecânica quântica. Similar às órbitas planetárias, por outro lado, os elétrons que orbitam mais longe do núcleo possuem maior energia cinética.

O número quântico azimutal significa o momento angular do orbital atômico de um elétron. Esse número diz algo sobre a forma da órbita de um elétron ao redor do núcleo.

Os elétrons podem orbitar em enxames mais ou menos esféricos ao redor do núcleo, ou podem exibir um comportamento mais complicado. A idéia de um elétron como uma partícula sólida orbitando o núcleo, no entanto, não está correta. O princípio da incerteza da mecânica quântica afirma que a posição de um elétron é fundamentalmente uma questão de probabilidade.

Com base nos outros números quânticos, o número quântico magnético diz algo sobre a orientação do orbital de um elétron no espaço.

Essa propriedade foi descoberta pela primeira vez quando os cientistas expuseram gases a campos magnéticos e depois observaram a maneira como interagiam com a luz.

O número quântico magnético também está relacionado aos níveis de energia de um orbital atômico.

Finalmente, o número quântico de spin especifica um dos dois estados de spin de um elétron. Enquanto os números quânticos principal e azimutal distinguem entre diferentes posições orbitais de um elétron, o número quântico de spin pode distinguir entre dois elétrons em um estado quântico idêntico.

Se dois elétrons no mesmo átomo têm os mesmos três números quânticos anteriores, seus números quânticos de spin devem ser diferentes. A rotação de elétrons não é exatamente o mesmo sentido de “rotação” que é comumente pensado, mas é um grau de liberdade para um elétron.

Pode assumir um dos dois valores possíveis: -1/2 ou +1/2.

Números quânticos para átomos

Um total de quatro números quânticos é usado para descrever completamente o movimento e as trajetórias de cada elétron dentro de um átomo.

A combinação de todos os números quânticos de todos os elétrons em um átomo é descrita por uma função de onda que cumpre com a equação de Schrödinger.

Cada elétron em um átomo tem um conjunto único de números quânticos; de acordo com o princípio de exclusão de Pauli, dois elétrons não podem compartilhar a mesma combinação de quatro números quânticos.

Os números quânticos são importantes porque podem ser usados para determinar a configuração eletrônica de um átomo e a provável localização dos elétrons do átomo.

Os números quânticos também são usados para entender outras características dos átomos, como energia de ionização e raio atômico.

Nos átomos, há um total de quatro números quânticos: o número quântico principal (n), o número quântico do momento angular orbital (l), o número quântico magnético (ml) e o número quântico de spin do elétron (ms). O número quântico principal, n, descreve a energia de um elétron e a distância mais provável entre o elétron e o núcleo. Em outras palavras, refere-se ao tamanho do orbital e ao nível de energia em que um elétron é colocado.

O número de sub-conchas, ou l, descreve a forma do orbital. Também pode ser usado para determinar o número de nós angulares.

O número quântico magnético, ml, descreve os níveis de energia em um sub-invólucro e ms refere-se à rotação do elétron, que pode ser aumentada ou reduzida.

Qual é o número quântico magnético?

O número quântico magnético é representado pela letra m ou ml. Este número é usado para explicar como o elétron de um átomo está se movendo dentro de uma de suas sub-partículas.

Na física dos números quânticos magnéticos, o número geralmente cai entre -1 e 1.

Cada átomo contém vários elétrons que são chamados subconchas ou partículas. Todas essas partículas se movimentam.

Cada sub-partícula se move de maneira semelhante à forma como os planetas do sistema solar orbitam em torno do sol. É um padrão predefinido de movimento que é controlado por processos químicos.

Para identificar as diferentes órbitas na subcama de um átomo, é usado o número quântico magnético. Forças diferentes, como campos magnéticos e gravidade, determinam como as partículas dos átomos se movem uma em relação à outra. A direção pode ser equiparada a um número negativo, neutro ou positivo. Por exemplo, um átomo pode ter três elétrons, um movendo-se na direção de -1, o outro em 0 e outro em 1.

Esses números nem sempre são números inteiros. Um átomo pode consistir em uma partícula com uma direção de 0,5. Cargas positivas e negativas são comuns dentro de um átomo.

Essas cargas opostas são o que faz com que as partículas se liguem.

O número quântico magnético simplesmente identifica quais partículas estão se movendo nas direções positiva e negativa.

Existem outros três números quânticos envolvidos na determinação da energia negativa e positiva de um átomo além do número magnético. Juntos, esses números determinam o estado de energia do átomo.

Existe uma condição quântica distinta dentro de cada átomo.

Um número quântico magnético de rotação determina a rotação de um elétron. Enquanto o número magnético determina como um átomo pode mudar seu movimento quando sob a influência de uma fonte de energia externa, o número quântico magnético do spin reflete a força da energia do átomo. Esse número também reflete onde o átomo cai na escala negativa e positiva.

Em outras palavras, mostra a que distância está do extremo ou do pólo.

O momento é refletido na física quântica. Nos cálculos, é expresso como L.

O número quântico ou m pode ser usado para prever possíveis mudanças no movimento do átomo ao longo do eixo das cargas negativas e positivas disponíveis.

Essencialmente, o número quântico determina quanta energia existe no átomo. Os cálculos são usados para determinar como essa energia pode responder a forças externas.

Também pode prever alterações de movimento e orientação dentro de um intervalo especificado.

Resumo

Um número quântico é um valor que é usado ao descrever os níveis de energia disponíveis para átomos e moléculas.

Um elétron em um átomo ou íon possui quatro números quânticos para descrever seu estado e produzir soluções para a equação da onda de Schrödinger para o átomo de hidrogênio.

Existem quatro números quânticos:

n – número quântico principal – descreve o nível de energia

– número quântico do momento azimutal ou angular – descreve o subshell
 – número quântico magnético – descreve o orbital do subshell
– número quântico do spin – descreve o spin

Fonte: chem.libretexts.org/www.angelo.edu/www.brightstorm.com/www.wisegeek.org/www.thoughtco.com/courses.lumenlearning.com/www.chemicool.com/www.grandinetti.org