Elementy mechaniki kwantowej - w ujęciu jakościowym

Podstawy teorii kwantowej:

-dualizm korpuskularno-falowy:

Teoria Newtona	Teoria Huygensa
Światło to strumień cząstek materialny(korpuskuł)	Światło jest zbiorem fal o określonych długościach
Charakter korpuskularny światła	Charakter falowy światła

-zasada nieoznaczoności Heisenberga – nie można jednocześnie określić jednocześnie położenia i pędu elektronu w atomie ( a przynajmniej z zadowalającą dokładnością. Wielkości te ze sobą komutują, gdy mierzymy jedną wielkość to naruszamy tak mocno badany układ,że otrzymana druga wartość jest obarczona dość dużym błędem)

-orbital atomowy – obszar wokół jądra atomowego, w którym istnieje największe prawdopodobieństwo (90%) znalezienia elektronu

Stan elektronu w atomie jest definiowany przez takie wielkości jak:

-energia,

-moment pędu.

Elektron w atomie opisuje się za pomocą funkcji falowej: ψ (czyt. psi)

Każdy elektron w atomie opisywany jest przez 4 liczby kwantowe: główna liczba kwantowa, poboczna liczba kwantowa, magnetyczna liczba kwantowa i spinowa liczba kwantowa.

n – główna liczba kwantowa, określa energię elektronu, czyli odległość elektronu od jądra i związana jest z numerem powłoki.

Patrząc od jądra, kolejne powłoki elektronowe nazywane są literami: K, L, M, N, O, P, Q.

A kolejnym literom przypisana jest odpowiednia liczna n(główna l.k.):

dla powłoki K, n=1

dla powłoki L, n=2

dla powłoki M, n=3

dla powłoki N, n=4

dla powłoki O, n=5

dla powłoki P , n=6

dla powłoki Q, n=7

Czyli im dalej od jądra znajduje się elektron(na dalszej powłoce) tym główna liczba kwantowa jest większa.

l-poboczna liczba kwantowa(orbitalna liczba kwantowa), związana jest z orbitalnym momentem pędu elektronu – określa podpowłokę i kształt orbitalu.

0 ≤ l ≤ n-1 

 

n = 1 -----> l=0 (podpowłoka – s [ma kształt kuli])

n = 2   -----> l = 0 (s)

                     l = 1 (podpowłoka - p (są trzy: px, py, pz) [kształt dwóch połączonych kul])

n = 3   -----> l = 0 (s)

                     l = 1 (p)

                     l = 2 (podpowłoka -d (jest ich pięć: d_xy, d_xz, d_yz, d_x² _-y², d_z²)

 n = 4   -----> l = 0 (s)

                      l = 1 (p)

                      l = 2 (d)

                      l = 3 (podpowłoka - f (jest ich 7)

m - magnetyczna liczba kwantowa, związana jest z zachowaniem elektronu w zewnętrznym polu magnetycznym

-l ≤ m ≤ l

 (s) l = 0   m = 0

(p) l = 1   m = -1; 0; 1

(d) l = 2   m = -2; -1; 0; 1; 2

(f) l = 3   m = -3;  -2; -1; 0; 1; 2; 3

m_s – spinowa liczba kwantowa, określa własny moment pędu elektronu (można powiedzieć,że określa obrót "wokół własnej osi")

m_s = -¹/₂ ; ¹/₂ -to oznacza,że na każdym orbitalu mogą się znaleźć 2 elektrony ( o przeciwnych spinach)

 

Symbol powłoki	n	l	m	ms	Liczba stanów kwantowych (liczba elektronów)
K	1	0	0	-1/2 ; 1/2	2
L	2	0 1	-1 0 1	-1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2	8
M	3	0 1 2	-2 -1 0 1 2	-1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2	18