양자수: 정의, 연습 및 예

Niels Bohr의 원자 모델에 따르면 원자의 양성자와 중성자는 핵 안에 있고 전자는 그 주위에 있습니다. 전자가 어디에 있는지 정확히 알 수는 없지만 전자가 가장 많이 발견되는 영역인 원자 궤도가 있습니다. 그리고 우리는 그 궤도를 어떻게 결정할 수 있습니까? 양자 수를 사용하여 매우 간단합니다.

양자 수는 무엇입니까?

4개의 양자수가 있습니다. 그 중 XNUMX개는 특정 원자의 전자가 있는 위치에 대한 정보, 즉 궤도에 대한 정보를 제공합니다. 반면에 네 번째 양자수는 전자가 어디에 있는지가 아니라 어떻게 알려줍니다. 아직도 이것에 대해 명확하지 않습니까? 그것을 위해 가십시오!

주 양자수 (N). 채워야 할 마지막 에너지 준위이며 궤도의 크기와 따라서 핵과 전자 사이의 거리를 나타냅니다. 왜요? 아주 쉽게. 오비탈이 클수록 전자는 원자핵에서 멀어질 수 있습니다.
방위각 또는 XNUMX차 양자 수 (엘). 궤도의 모양을 나타냅니다.
자기양자수 (미디엄). 궤도의 방향을 나타냅니다.
스핀 양자수 (NS). 전자가 회전하는 방향을 말하십시오.

쉽죠? 중요한 것은 가자!

양자 수는 어떻게 파생됩니까?

양자 번호를 얻으려면 2개의 간단한 단계를 따르면 됩니다.

전자 구성을 작성하십시오.
차동 전자(오비탈을 채우는 마지막 전자)에서 양자 수를 가져옵니다.

전자 구성

1단계부터 시작하여 전자 구성을 작성합니다. 어떻게? 두 가지 방법이 있습니다. 시작하겠습니다!

뮬러 다이어그램

이 기술은 다음 그림을 통해 오비탈을 채우는 순서를 나타냅니다.

이 다이어그램은 오비탈이 에너지의 오름차순으로 채워진다는, 즉 에너지가 가장 적은 오비탈이 먼저 채워진다는 Aufbau 원리에 의해 관리됩니다.

어떤 오비탈이 더 많은 에너지를 가지고 있는지 알아보려면 n + l 연산을 수행하십시오. 두 개의 다른 원자에 대한 이 작업의 결과가 같은 경우 n이 더 높은 원자는 더 많은 에너지를 갖습니다. 즉, 동점일 경우 n이 가장 낮은 번호가 먼저 채워집니다. 예를 들어 살펴보겠습니다.

4p: n + l -> 4 + 1 = 5

5초: n + l -> 5 + 0 = 5

n + l 규칙에 동점이 있기 때문에 숫자 n이 낮기 때문에 4p를 더 빨리 채웁니다.

커널 모델

이 모델을 따르는 전자 구성을 얻으려면 주기율표를 잘 알아야 합니다. 원자 번호와 테이블에 있는 원소의 위치가 있다면 그것은 한 조각의 케이크입니다!

이 방법은 완전한 전자 구성을 작성할 필요가 없기 때문에 단순화된 방법으로 간주됩니다. 이러한 방식으로 위의 희가스 원소의 이름을 괄호 안에 쓴 다음 해당 희가스에서 해당 원소까지의 경로를 쓸 수 있습니다. 예를 들어 보겠습니다.따라서 주기(주기율표의 행) 및 "영역"의 수를 고려하여 궤적을 작성하고 전자 구성이 작성되면 양자 수를 추출합니다.

인광체(P)는 이전의 비활성 기체, 즉 네온에서 작성됩니다.

P -> [Ne] 3초²3p³

물론 d, f 영역은 특수 영역이므로 이 방법은 주의해야 합니다. 여행을 할 때 영역 d에 기간(행)의 수를 넣지 않고 기간의 수에서 XNUMX을 뺍니다. 영역 F에서도 동일한 일이 발생합니다. 기간 수를 입력하지 않고 기간 수에서 XNUMX를 뺍니다. 몇 가지 예를 보면 더 잘 이해할 수 있습니다.

Nb -> [Kr] 5초¹4d⁴

기간 5에 있지만 d 영역에 있을 때 1을 뺍니다.

Nd -> [Xe] 6초²4f¹⁴

기간 6에 있지만 f 영역에 있을 때 2를 뺍니다.

전자 구성의 예외

전자 구성에는 몇 가지 특별한 측면이 있습니다. 이를 인식하지 못하면 큰 헤드 피더가 발생할 수 있습니다. 그러나 공포를 퍼뜨리지 마십시오! 우리는 당신에게 말할 것입니다!

구역 F

영역 F는 주기율표의 맨 아래에 나타나지만 실제로 흰색으로 보이는 간격, 즉 영역 D의 마지막 두 행의 첫 번째와 두 번째 요소 사이에 "포함"되어 있습니다.

당신이 그것을 볼? 이러한 이유로 때때로, 예를 들어 Nd와 같이 영역 F에 있는 요소의 전자 구성을 기록해야 할 때 영역 D에 있는 해당 요소를 참조하여 해당 수준의 영역 D에 전자를 넣어야 합니다. 구역 F에 들어가기 전에

Ce -> [Xe] 6초²5d¹4f¹

그룹 6 및 그룹 11

6족과 11족 전이 금속은 마지막 껍질에 각각 4개와 9개의 전자를 가지고 있습니다. 따라서 보다 안정적인 원소가 되기 위해서는 s 오비탈이 여기되고 전자를 잃어 다음 오비탈인 d로 넘어갑니다. 이런 식으로 s 궤도에는 전자가 남습니다. d는 5족 원소이면 6, 10족 원소이면 11이다.

다음은 예입니다.

Ag -> [Kr] 5초²4d⁹

분명히 이것은 은(Ag)의 전자 배열일 것입니다. 그러나 s 오비탈에서 전자를 잃으면 다음과 같이 보입니다.

Ag -> [Kr] 5초¹4d¹⁰

그러나 이 규칙에는 예외가 있습니다. 예를 들어 텅스텐(6족)은 s 오비탈에 2개의 전자를, d 오비탈에 4개의 전자를 남깁니다.

그러나 걱정하지 마십시오! 가장 일반적인 것들(Cr, Cu, Ag 및 Au)은 이 규칙을 따릅니다.

알아 들었 니? 잘. 이것이 전자 구성에 대해 알아야 할 전부입니다. 양자수를 알아보자!

양자수를 얻는 방법

양자 수를 얻으려면 2개의 전자가 오비탈에 들어맞는 것을 고려하여 각 오비탈 껍질에 몇 개의 전자가 들어 있는지 알아야 합니다.

레이어 s. 하나의 오비탈만을 가지므로 2개의 전자가 들어갈 수 있습니다.

레이어 p. 그것은 3개의 오비탈을 가지고 있으므로 6개의 전자가 들어갈 공간이 있습니다.

레이어 d. 그것은 5개의 오비탈을 가지고 있으므로 10개의 전자가 들어갈 수 있습니다.

층 f. 7개의 오비탈, 즉 14개의 전자를 보유하고 있습니다.

각 오비탈에 2개의 전자가 있다는 것을 이해했으므로 이제 Hund의 법칙을 알아야 합니다. 이 규칙은 예를 들어 p 껍질과 같은 동일한 하위 수준 또는 껍질의 궤도를 채울 때 전자가 궤도를 한 방향(양수)으로 채운 다음 다른 방향(음수)으로 채운다고 말합니다. 예시와 함께 보실까요?

2p가 있다면⁴즉, 2개의 전자가 있는 4p 오비탈은 다음과 같이 채워지지 않습니다.

다음과 같이 채워집니다.

당신은 그것을 얻고 있습니까? 좋습니다. 숫자를 계산하는 방법을 살펴보겠습니다.

양자수 n. 이 숫자는 전자 구성의 마지막 수준의 숫자와 일치합니다. 예를 들어 전자 배열이 4초로 끝나는 경우², 주요 양자 수는 4입니다.
양자수 라. 이 숫자는 채워진 마지막 레이어에 따라 다릅니다.
레이어 s -> l = 0
레이어 p -> l = 1
레이어 d -> l = 2
레이어 f -> l = 3
양자수 m. 숫자 m은 -l에서 + l 사이의 값일 수 있으므로 미분 전자가 있는 하위 수준, 즉 s, p, d 또는 f인지 여부에 따라 달라집니다. 이 숫자를 계산하는 방법은 조금 더 복잡합니다. 몇 가지 그림으로 살펴보겠습니다.
레이어 s -> 우리가 보았듯이 l은 0의 가치가 있으므로 m은 0의 가치만 있을 수 있습니다.
레이어 p -> l은 1의 가치가 있으므로 m은 -1, 0 또는 1이 될 수 있습니다.

레이어 d -> l은 2이므로 m은 -2, -1, 0, 1 및 2가 될 수 있습니다.

층 f -> l은 3의 가치가 있으므로 m은 -3, -2, -1, 0, 1, 2 및 3이 될 수 있습니다.

궤도가 어떻게 채워지는지 이미 알고 있으므로 양자 수 m은 마지막으로 그려진 전자가 있는 구멍의 값을 갖습니다. 이전의 이 예를 기억하십니까?:

이 경우 m은 -1이 됩니다. p 껍질(3개의 오비탈)에 4개의 전자가 있는 경우 마지막으로 채울 전자가 첫 번째 오비탈의 음수가 되기 때문입니다.

양자수. 양자 수 s는 ½ 및 -½의 가치가 있을 수 있습니다. 마지막으로 그려진 전자가 양수인 경우, 즉 화살표가 위를 향하면 s는 XNUMX/XNUMX이 됩니다. 반면에 오비탈을 채우는 마지막 전자가 음수인 경우, 즉 화살표가 아래를 가리키는 경우 s는 -½이 됩니다.