Definition av kvantantal

Ett kvantantal är ett värde som används när man beskriver de energinivåer som finns tillgängliga för atomer och molekyler. En elektron i en atom eller jon har fyra kvantantal för att beskriva dess tillstånd och ge lösningar på Schrödinger vågekvationen för väteatomen.

Det finns fyra kvantantal:

• n - huvudkvantantal: beskriver energinivån
• ℓ - azimutal eller vinkelmomentkvantantal: beskriver underskalet
• m_ℓ eller m - magnetiskt kvantantal: beskriver underhöljets omloppsbana
• m_s eller s - spin kvantantal: beskriver snurret

Kvantantalvärden

Enligt Pauli-uteslutningsprincipen kan inga två elektroner i en atom ha samma uppsättning kvantantal. Varje kvantantal representeras av antingen ett halvtal eller ett heltal.

• Det huvudsakliga kvantumret är ett heltal som är numret på elektronens skal. Värdet är 1 eller högre (aldrig 0 eller negativt).
• Vinkelmomentkvanttalet är ett heltal som är värdet på elektronens kretslopp (till exempel s = 0, p = 1). ℓ är större än eller lika med noll och mindre än eller lika med n-1.
• Det magnetiska kvanttalet är orbitalets orientering med heltal som sträcker sig från -ℓ till ℓ. Så för p-banan, där ℓ = 1, kan m ha värden -1, 0, 1.
• Spinnkvanttalet är ett halvtalsvärde som är antingen -1/2 (kallas "spin down") eller 1/2 (kallas "spin up").

Kvantantal Exempel

För de yttre valenselektronerna i en kolatom återfinns elektronerna i 2p-kretsloppet. De fyra kvantnumren som används för att beskriva elektronerna är n = 2, ℓ = 1, m = 1, 0 eller -1, och s = 1/2 (elektronerna har parallella snurr).

Inte bara för elektroner

Medan kvantantal ofta används för att beskriva elektroner, kan de användas för att beskriva nukleoner (protoner och neutroner) i en atom eller elementära partiklar.