http://poradumo.pp.ua

Online Журнал-Світ порад.
Головна сторінка
» » Квантові числа та їх фізичний зміст

Квантові числа та їх фізичний зміст

Багато в квантовій механіці залишається за гранню розуміння, багато здається фантастичним. Те ж відноситься і до квантовим числам, природа яких загадкова і сьогодні. У статті розповідається про поняття, види і загальні принципи роботи з ними.

Загальна характеристика

Квантові числа та їх фізичний зміст

Цілі або полуцелые квантові числа у фізичних величин визначають різноманітні дискретні значення, що характеризують системи квантів (молекулу, атом, ядро) та елементарні частинки. Їх застосування тісним чином пов'язане з існуванням постійної Планка. Дискретність, що протікають в мікросвіті процесів, відображають квантові числа та їх фізичний зміст. Вперше їх ввели для того, щоб описати закономірності спектрів атома. Але фізичний зміст і дискретність окремих величин були розкриті лише в квантовій механіці.
Набір, який вичерпно визначає стан цієї системи, отримав назву повного. Всі стани, що відповідають за можливі значення з такого набору, утворюють повну систему станів. Квантові числа в хімії зі ступенями свободи електрона визначають його у трьох просторових координатах і внутрішньої ступенем свободи — спіном.






Конфігурації електронів а атомах

В атомі розташовуються ядро і електрони, між якими діють сили електростатичної природи. Енергія буде збільшуватися по мірі того, як зменшується відстань між ядром і електроном. Вважається, що потенційна енергія дорівнює нулю у випадку, якщо він віддалений від ядра нескінченно. Такий стан використовується як початок відліку. Таким чином визначається відносна енергія електрона.






Електронна оболонка, є набором енергетичних рівнів. Приналежність до одному з них виражається головним квантовим числом n.

Квантові числа та їх фізичний зміст

Головне число

Воно відноситься до певного рівня енергії з набором орбіталей, у яких схожі значення, що складаються з натуральних чисел: n= 123 4 5 Коли електрон переходить з одного на інший щабель, змінюється головне квантове число. Слід враховувати, що не всі рівні заповнені електронами. При заповненні оболонки атома, реалізується принцип найменшої енергії. Його стан в цьому випадку називають невозбужденным або основним.

Орбітальні числа

У кожному рівні є орбіталі. Ті з них, у яких подібна енергія, утворюють підрівень. Таке віднесення проводиться за допомогою орбітального (або як його ще називають - побічного) квантового числа l, яка приймає значення цілих чисел від нуля і до n - 1. Так електрон, що має головне і орбітальне квантові числа n і l, може дорівнювати, починаючи l = 0 і закінчуючи l = n - 1.

Це показує характер руху відповідних підрівня і рівня енергії. При l = 0 і будь-якому значенні n, електронне хмара буде мати форму сфери. Її радіус буде прямо пропорційна n. При l = 1 електронне хмара прийме форму нескінченності або вісімки. Чим більше значення l, тим форма буде ставати складніше, а енергія електрона — зростати.

Магнітні числа

Ml є проекцією орбітального (побічного) моменту імпульсу на той чи інший напрямок магнітного поля. Воно показує просторову орієнтацію тих орбіталей, у яких число l однакове. Ml може мати різні значення 2l + 1 від-l до +l.
Інше магнітне квантове число називається спіном — ms, який є власним моментом кількості руху. Щоб зрозуміти це, можна уявити обертання електрона як би навколо власної осі. Ms може дорівнювати -1/2 +1/2 1.
Взагалі для будь-якого електрона абсолютне значення спина s = 1/2 а ms означає його проекцію на вісь.




Квантові числа та їх фізичний зміст

Принцип Паулі: в атомі не може бути двох електронів з 4-ма аналогічними квантовими числами. Хоча б одна з них має бути відмінним.
Правило складання формул атомів.

  • Принцип мінімальної енергії. З нього спочатку заповнюються рівні і підрівні, які розташовані ближче до ядра, за правилами Клечковского.
  • Положення елемента вказує на те, як електрони розподілені по енергетичних рівнях і підрівнях:
    • номер збігається із зарядом атома і кількістю його електронів;
    • періодичний номер відповідає числу рівнів енергії;
    • груповий номер збігається з кількістю валентних електронів в атомі;
    • підгрупа показує їх розподіл.

    Квантові числа та їх фізичний зміст

    Елементарні частинки і ядра

    Квантові числа у фізиці елементарних частинок є їх внутрішніми характеристиками, які визначають взаємодії та закономірності перетворень. Крім спина s, це електричний заряд Q, який у всіх елементарних частинок дорівнює нулю або цілому числу, негативного або позитивного; баріонів заряд В (у частці — нуль або одиниця, в античастице — нуль або мінус один); лептони заряди, де Le і Lm дорівнюють нулю, одиниці, а в античастице — нулю і мінус одиниці; ізотопічний спін з цілим або напівцілим числом; дивина S та інші. Всі ці квантові числа застосовуються як до елементарних частинок, так і до атомних ядер.
    У широкому сенсі слова їх називають фізичними величинами, які визначають рух частинки або системи і які зберігаються. Проте зовсім необов'язково, що вони належать дискретного спектру всіляких значень.

    of your page -->

    Популярні поради

    загрузка...