קוואַנטום נומער טעאָריע און אָרביטן

קוואַנטום נומער טעאָריע און אָרביטן

הקדמה

אין פיזיק און כעמיע, איז פארשטיין מאטעריע און דאס אויפפירונג פון עלעקטראנען אין אטאמען יסודות'דיג. איין וויכטיגע קאנצעפט פארבונדן מיט עלעקטראן אויפפירונג איז קוואנטום נומער טעאריע. קוואנטום נומערן געבן אן איינבליק אין די פאזיציע, ענערגיע, און אריענטאציע פון ​​עלעקטראנען אין אטאמען. דער ארטיקל וועט דיסקוטירן קוואנטום נומער טעאריע און דעם קאנצעפט פון עלעקטראן ארביטן אין אטאמען.

וואָס איז אַ קוואַנטום נומער?

קוואַנטום נומערן זענען נומערן געניצט צו באַשרײַבן די אייגנשאַפֿטן פֿון עלעקטראָנען אין אַטאָמען. עס זענען פֿאַראַן פֿיר טיפּן קוואַנטום נומערן, נעמלעך:

1. הויפּט קוואַנטום נומער (n): באַשטימט די גרייס און ענערגיע פון ​​דער אָרביטאַל, לויטן הויפּט ענערגיע לעוועל אין אַטאָם.
2. אזימוטאל קוואנטום נומער (l): באשטימט די פאָרעם פון די אָרביטאַל און ענערגיע אונטערלעוועל אין אַ באַזונדער שאָל.
3. מאַגנעטישע קוואַנטום נומער (מ_ל): באַשטימט די אָריענטאַציע פון ​​דער אָרביטאַל אין פּלאַץ.
4. ספּין קוואַנטום נומער (מ_ס): באַשטימט די ריכטונג פון עלעקטראָנישן ספּין.

הויפּט קוואַנטום נומער (n)

די הויפּט קוואַנטום נומער (n) איז אַ positive גאַנצע צאָל (1, 2, 3, ...) וואָס רעפּרעזענטירט דעם ענערגיע לעוועל פון אַן עלעקטראָן אין אַן אַטאָם. ווי גרעסער דער ווערט פון n, אַלץ העכער דער ענערגיע לעוועל פון דער אָרביטאַל און אַלץ ווייטער איז זי פונעם קערן. למשל, פֿאַר n = 1, איז דער אָרביטאַל אין דער ערשטער ענערגיע לעוועל, דעם נאָענטסטן צום קערן.

אַזימוטהאַל קוואַנטום נומער (ל)

די אזימוטאל קוואנטום נומער (l) באשטימט די פאָרעם פון דער אָרביטאַל און אירע ענערגיע אונטערלעוועלס. דער ווערט פון l ווערירט פון 0 ביז (n-1). יעדער ווערט פון l רעפּרעזענטירט אַן אַנדער אָרביטאַל פאָרעם:
– ל = 0 : s אָרביטאַל (ספעריש)
– ל = 1 : פּ אָרביטאַל (האַנטעל-פאָרמיק)
– ל = 2 : ד אָרביטאַל (קלייבערבלאַט)
– l = 3 : f אָרביטאַלן (קאָמפּלעקסע פֿאָרמען)

מאַגנעטישע קוואַנטום נומער (m_l)

די מאַגנעטישע קוואַנטום נומער (m_l) ווײַזט די אָריענטאַציע פֿון דער אָרביטאַל אין פּלאַץ. דער ווערט פֿון m_l גייט פֿון -l ביז +l, אַרײַנגערעכנט נול. למשל, אויב l = 1 (p אָרביטאַל), דאַן קען m_l זײַן -1, 0, אָדער +1, וואָס מיינט אַז עס זענען דאָ דרײַ פֿאַרשידענע אָריענטאַציעס פֿאַר דער p אָרביטאַל.

ספּין קוואַנטום נומער (m_s)

די ספּין קוואַנטום נומער (m_s) ווייזט די ריכטונג פון דעם עלעקטראָן'ס ספּין. איר ווערט קען זיין +1/2 אדער -1/2, וואָס רעפּרעזענטירט צוויי מעגלעכע ספּין ריכטונגען: זייגער-ווייז אדער קעגן זייגער-ווייז. עלעקטראָן ספּין איז וויכטיק אין באַשטימען די מאַגנעטישע אייגנשאַפטן פון מאַטעריאַלן.

אָרביטן אין אַטאָמישער טעאָריע

אין קלאַסישער פיזיק, איז דער באַגריף פון אָרביטן געניצט געוואָרן צו באַשרײַבן די וועגן פון עלעקטראָנען אַרום דעם אַטאָם קערן, פּונקט ווי פּלאַנעטן אַרום דער זון. אָבער, מיט דער אַנטוויקלונג פון קוואַנטום מעכאַניק, איז דער באַגריף געוואָרן ערזעצט דורך אָרביטאַלן.

פֿון אָרביט צו אָרביט

די פריע קלאסישע טעאריע, אנטוויקלט דורך נילס באהר, האט געזאגט אז עלעקטראנען דרייען זיך ארום דעם קערן אין קייַלעכדיקע וועגן מיט ספעציפישע ענערגיע לעוועלס. אבער, באהר'ס מאדעל האט נישט געקענט דערקלערן אלע אטאמישע אייגנשאפטן. שפעטער, האט זיך אנטוויקלט קוואנטום מעכאניק, דעפינירנדיק ארביטאלן אלס ראיאנען אין אן אטאם וואו די ווארשיינליכקייט צו געפינען אן עלעקטראן איז העכסט.

אָרביטאַלן ווי כוואַליע פונקציעס

אן אָרביטאַל איז אַ כוואַליע פֿונקציע וואָס ווערט באַקומען דורך סאָלווען די שרעדינגער גלייכונג פֿאַר דעם וואַסערשטאָף אַטאָם. די כוואַליע פֿונקציע גיט אינפֿאָרמאַציע וועגן דער וואַרשיינלעכקייט פֿון אַן עלעקטראָן וואָס איז פֿאַראַן אין אַ באַשטימטן ראַיאָן פֿון פּלאַץ. עס זענען דאָ דריי הויפּט פּאַראַמעטערס וואָס באַשרײַבן אַן אָרביטאַל:
1. פּסי (ψ): די כוואַליע פֿונקציע אַליין.
2. פּסי פּסי (ψ²): די וואַרשיינלעכקייט צו געפֿינען אַן עלעקטראָן אין אַ קליינעם באַנד פֿון פּלאַץ.
3. ראַדיאַלע פאַרשפּרייטונג פונקציע: די גאַנצע וואַרשיינלעכקייט צו געפֿינען אַן עלעקטראָן אין אַ געוויסער דיסטאַנץ פֿון דעם קערן.

טיפּן פון אָרביטאַלן

אָרביטאַלן אַנדערשן זיך אין פאָרעם און אָריענטאַציע באַזירט אויף די ווערטן פון די קוואַנטום נומערן:
– אָרביטאַל s (l = 0): ספעריש און סימעטריש אַרום דעם קערן.
– אָרביטאַל פּ (ל = 1): געפאָרעמט ווי צוויי לאָבעס אָדער האַנטעלן וואָס זענען סימעטריש אין צענטער.
– ד אָרביטאַל (ל = 2): די פֿאָרעם איז מער קאָמפּליצירט, ווי אַ קלאָווערבלאַט.
– אָרביטאַל f (l = 3): זייער קאָמפּליצירטע פֿאָרעם און שווער צו וויזואַליזירן.

יעדע פון ​​די אָרביטאַלע פֿאָרמען האט וויכטיקע אימפּליקאַציעס אין כעמיע, ספּעציעל אויף עלעקטראָנישער קאָנפיגוראַציע, אַטאָמישער סטרוקטור, און די נאַטור פון כעמישע פֿאַרבינדונגען.

Aufbau פּרינציפּ, Pauli יקסקלוזשאַן און הונד ס הערשן

עלעקטראָנען פילן אָרביטאַלן לויט אַ סכום כּללים צו פֿאָרמירן אַ סטאַבילע אַטאָמישע עלעקטראָן קאָנפיגוראַציע.

אויפבוי פרינציפּ

דער אויפבוי פרינציפ זאגט אז עלעקטראנען וועלן ערשט אנפילן די נידריגסטע-ענערגיע ארביטאלן איידער זיי וועלן אנפילן די העכערע-ענערגיע ארביטאלן. למשל, דער 1s ארביטאל וועט ווערן אנפילט פארן 2s ארביטאל, דער נעקסטער פארן 2p ארביטאל, און אזוי ווייטער.

פאולי'ס פארבאט

דער פאולי אויסשליסונג געזעץ זאגט אז קיין צוויי עלעקטראנען אין אן אטאם קענען נישט האבן די זעלבע פיר קוואנטום נומערן. מיט אנדערע ווערטער, יעדער ארביטאל קען האלטן א מאקסימום פון צוויי עלעקטראנען, און די צוויי עלעקטראנען מוזן האבן קעגנגעזעצטע ספּינס.

הונד'ס הערשן

הונד'ס כלל זאגט אז עלעקטראנען וועלן אנפילן דעגענערירטע ארביטאלן איינס נאכן אנדערן מיט פאראלעלע ספּינס איידער זיי פארבינדן זיך. דאס מינימיזירט עלעקטראן אפשטויסונג און דערגרייכט א מער סטאבילן קאנפיגוראציע.

אַפּליקאַציעס אין כעמיע און פיזיק

פֿאַרשטיין קוואַנטום נומערן און אָרביטאַלן איז זייער וויכטיק אין פֿאַרשידענע פֿעלדער פֿון וויסנשאַפֿט.

ספּעקטראַסקאָפּי

קוואַנטום נומערן ווערן גענוצט אין ספּעקטראָסקאָפּיע צו אַנאַליזירן דעם ספּעקטרום פון ליכט וואָס ווערט אַרויסגעלאָזט אָדער אַבזאָרבירט דורך אַטאָמען. עלעקטראָן איבערגאַנגען צווישן אָרביטאַלן פאַראורזאַכן די עמיסיע אָדער אַבזאָרפּציע פון ​​פאָטאָנען ביי ספּעציפֿישע כוואַליע לענגקטס, וואָס צושטעלן אינפֿאָרמאַציע וועגן דער אַטאָמישער סטרוקטור.

קוואַנטום כעמיע

אין קוואַנטום כעמיע, ווערט קוואַנטום נומער טעאָריע גענוצט צו פֿאַרשטיין כעמישע פֿאַרבינדונגען, כעמישע רעאַקציעס, און די אייגנשאַפֿטן פֿון מאָלעקולן. די עלעקטראָנישע קאָנפֿיגוראַציע פֿון אַן אַטאָם באַשטימט ווי עס וועט אינטעראַקטירן מיט אַנדערע אַטאָמען צו פֿאָרמירן מאָלעקולן אָדער פֿאַרבינדונגען.

וויסנשאַפֿט מאַטעריאַלן

אין מאַטעריאַל וויסנשאַפֿט, קוואַנטום נומערן און אָרביטאַל טעאָריע ווערן גענוצט צו אויספאָרשן מאַטעריאַל אייגנשאַפטן ווי מאַגנעטיזם, עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי, און האַלב-קאָנדוקטאָרן. למשל, דער ספּין פון עלעקטראָנען אין מאַגנעטישע מאַטעריאַלן איז קריטיש אין מאַגנעטישע זכּרון טעכנאָלאָגיע.

קעסימפּולאַן

קוואַנטום נומער טעאָריע איז אַ יסודותדיקער באַגריף וואָס העלפֿט אונדז פֿאַרשטיין דאָס נאַטור פֿון עלעקטראָנען אין אַטאָמען. דורך קאָמבינירן די באַגריפֿן פֿון הויפּט, אַזימוטאַל, מאַגנעטישע און ספּין קוואַנטום נומערן, קענען מיר פּינקטלעך באַשרײַבן די פּאָזיציע און ענערגיע פֿון עלעקטראָנען. דער איבערגאַנג פֿון דעם קלאַסישן אַטאָמישן מאָדעל צו קוואַנטום מעכאַניק האָט נישט נאָר געגעבן אַ טיפֿערן פֿאַרשטאַנד פֿון אַטאָמישע אייגנשאַפֿטן, נאָר האָט אויך געעפֿנט דעם וועג פֿאַר פֿילע ענטדעקונגען און אַפּליקאַציעס אין וויסנשאַפֿט און טעכנאָלאָגיע.