Kvantuma nombro

Kvantuma nombro estas ĝenerala nomo por valoro de iu kvantumita variablo por iu objekto en kvantuma mekaniko (elementa partiklo, atomkerno, atomo, ktp), je kiu dependas stato de sistemo.

La aro de ĉiuj kvantumaj nombroj plene difinas kvantuman staton de partiklo.

Ekzistas t.n. leĝo de sameco, kiu diras: Ecoj de iu ajn fermita kvantuma sistemo ne ŝanĝiĝus, se oni interŝanĝus lokojn de du samspecaj partikloj kun samaj aroj de kvantumaj nombroj.

Estas du kategorioj de kvantumaj nombroj. Al unua kategorio apartenas valoroj, kiuj priskribas spacan distribuon de partikla ondfunkcio. Ili estas:

• ĉefa kvantuma nombro ($n\$) - nombro de nodoj en radiala ondfunkcio
• orbitala kvantuma nombro ($l\$) - angula (azimuta) momanto de orbitalo
• magneta kvantuma nombro ($m\$) - projekcio de angula momanto al antaŭdifinita akso.

Krome, ekzistas kvantumaj nombroj, kiuj estas senkonektaj kun movo aŭ pozicio en spaco kaj difinas nur internajn ecojn de la partiklo. Tiuj estas:

• Spino ($s\$)
• Izotopa spino ($I_{Z}\$)
• Ŝargo (Q)
• Kolorŝargo
• Hiperŝargo (Y), kiu siavice estas sumo de:
  • Bariona nombro (B),
  • Strangeco (S),
  • Ĉarmeco (C),
  • Beleco (B'),
  • Vereco (T).

Surbaze de kvantummeĥanika atommodelo oni povas unusence karakterizi la diskretan stacionaran staton de elektronoj movantaj en fortokampo de atomkerno kun kvar datumojn: ĉefa, duaranga, triaranga kaj spina numeroj.

La ĉefa kvantumnumero ($n\$) estas la vicordo de maksimumoj de elektrondisdivido laŭ la distanco de kerno. Ĝia valoro estas malgranda entjero (n = 1 .. 7). La elektronoj, kiuj havas saman kvantumnumeron kaj moviĝas tra sia propra elektrona tavolo , generas elektronŝelon.

La duaranga kvantumnumero ($l\$) indikas la impulsmomenton de elektrono moviĝanta ĉirkaŭ la kerno, do la formon ties vojo. Ĝi povas esti entjero inter 0 kaj [n-1]:$(l=0..[n-1])\$.

La duaranga kvantumnumero montras la staton de elektrono, kion oni indikas ankaŭ per minuskloj, laŭvice: s ($l=0$), p ($l=1$),d ($l=2$), f ($l=3$).

La triaranga kvantumnumero ($m\$) indikas la angulan momanton de elektrono moviĝanta ĉirkaŭ la kerno,do la formon ties vojo rilate al ia akso. Ĝi povas esti entjero inter -l kaj +l:$(m=-l...0...+l)\$.

La spina kvantumnumero ($s\$) indikas la kinetan momanton de elektrono (t.e.ties turniĝmovon), kaj, laŭ la ties rotaciorientiĝo, valoras +1/2 aŭ -1/2 ( kio respektive korespondas al la spino kaj la kontraŭsigna spino). Ĉiu kvantumstato povas enteni 0, 1 (spino 1/2) aŭ du elektronojn (du kontraŭsignaj spinoj).

Strukturo de hidrogenatomo 1s¹: laŭ la unua ŝelo, nur unu elektrono.

Strukturo de oksigenatomo 1s²: laŭ la unua ŝelo, duopo da elektronoj kun kontraŭsignaj spinoj, kaj laŭ la dua ŝelo, 2s²: duopo da elektronoj kun kontraŭsignaj spinoj + 2p⁴: duopo da elektronoj kun kontraŭsignaj spinoj kaj du elektronoj.

La valoron de ĉefa kvantumnumero oni skribas antaŭ la litero de duaranga kvantumnumero.

Ekzemple, en la bazstata hidrogenatomo ( n=1 ), la elektrono moviĝas sur la 1s elektrona tavolo, kio signifas, ke la lokiĝa probableco de elektrono - la elektrondenseco -, estas la plej granda en la proksimo de la kerno. La probableco malproksimiĝante de la kerno malgrandiĝas, sed estiĝos nulo nur en senlima malproksimo de la kerno.Tio signifas, ke oni ne povas difini la randon de elektrona nubo. El la difuza esto de elektrona kovraĵo sekvas, ke la atomoj ne havas akran limon pri siaj trajektorioj. La atommodelo de Niels Bohr konsideris ke la trajektorioj estis cirklaj, sed poste Peter Debye kaj aliaj fizikistoj kontraŭdiris tiun tro simplan modelon.

Kiel alia ekzemplo, en la bazstata oksigenatomo ( n=2 ), la 8 elektronoj moviĝas po du sur la (1s) elektrona tavolo, kaj po 6 sur la dua (2s 2p) elektrona tavolo.