Definizione del numero quantico

Un numero quantico è un valore che viene utilizzato per descrivere i livelli di energia disponibili per atomi e molecole. Un elettrone in un atomo o ione ha quattro numeri quantici per descriverne lo stato e fornire soluzioni all'equazione delle onde di Schrödinger per l'atomo di idrogeno.

Esistono quattro numeri quantici:

• n - numero quantico principale: descrive il livello di energia
• ℓ - numero quantico del momento azimutale o angolare: descrive la subshell
• m_ℓ o m - numero quantico magnetico: descrive l'orbitale della sottostruttura
• m_S oppure s - spin numero quantico: descrive lo spin

Valori dei numeri quantici

Secondo il principio di esclusione di Pauli, nessun due elettroni in un atomo possono avere lo stesso insieme di numeri quantici. Ogni numero quantico è rappresentato da un valore intero o mezzo intero.

• Il numero quantico principale è un numero intero che è il numero della shell dell'elettrone. Il valore è 1 o superiore (mai 0 o negativo).
• Il numero quantico del momento angolare è un numero intero che è il valore dell'orbitale dell'elettrone (ad esempio, s = 0, p = 1). ℓ è maggiore o uguale a zero e minore o uguale a n-1.
• Il numero quantico magnetico è l'orientamento dell'orbitale con valori interi che vanno da -ℓ a ℓ. Quindi, per l'orbitale p, dove ℓ = 1, m potrebbe avere valori di -1, 0, 1.
• Il numero quantico di spin è un valore di mezzo intero che è -1/2 (chiamato "spin down") o 1/2 (chiamato "spin up").

Esempio di numero quantico

Per gli elettroni di valenza esterna di un atomo di carbonio, gli elettroni si trovano nell'orbitale 2p. I quattro numeri quantici usati per descrivere gli elettroni sono n = 2, ℓ = 1, m = 1, 0 o -1 e s = 1/2 (gli elettroni hanno spin paralleli).

Non solo per gli elettroni

Mentre i numeri quantici sono comunemente usati per descrivere gli elettroni, possono essere usati per descrivere i nucleoni (protoni e neutroni) di un atomo o particelle elementari.