量子数の定義

量子数の図

ローレンス・ロウリー/ゲッティイメージズ

量子数は、エネルギー利用できるレベル原子と分子 .アン電子原子またはイオンその状態を記述し、シュレディンガー波動方程式水素原子の場合。

4 つの量子数があります。

n - 主量子数 : エネルギーレベルを表します
ℓ - 方位角また角運動量量子数 : サブシェルについて説明します
メートル_ℓまたは m - 磁気量子数: サブシェルの軌道を表します
メートル_sまたは - スピン量子数 : スピンを説明します

量子数の値

によるパウリの排他原理、原子内の 2 つの電子が同じ量子数のセットを持つことはできません。各量子数は、半整数または整数値で表されます。

主量子数は、電子の殻の数である整数です。値は 1 以上です (決して 0 または負ではありません)。
角運動量量子数は、電子の軌道の値である整数です (たとえば、s=0、p=1)。 ℓ は 0 以上で n-1 以下です。
磁気量子数は、-ℓ から ℓ の範囲の整数値を持つ軌道の向きです。したがって、l=1 の p 軌道の場合、m は -1、0、1 の値を持つことができます。
スピン量子数は半整数値で、-1/2 (「スピンダウン」と呼ばれる) または 1/2 (「スピンアップ」と呼ばれる) のいずれかです。

量子数の例

炭素原子の外側の価電子の場合、電子は 2p 軌道にあります。電子を記述するために使用される 4 つの量子数は、n=2、l=1、m=1、0、または -1、および s=1/2 です (電子は平行スピンを持っています)。

電子だけじゃない

その間量子数は電子を記述するために一般的に使用されますが、原子または素粒子の核子 (陽子と中性子) を記述するために使用される場合もあります。