量子数：它们是什么，练习和例子

根据尼尔斯玻尔的原子模型，原子的质子和中子在原子核中，而电子在原子核周围。虽然我们无法知道电子的确切位置，但在某些区域最有可能找到它，即原子轨道。我们如何确定这些轨道？很简单，使用量子数。

什么是量子数？

有4个量子数。其中三个为我们提供有关某个原子的电子位于何处的信息，即，它们为我们提供有关轨道的信息。另一方面，第四个量子数并没有告诉我们电子在哪里，而是告诉我们电子在哪里。这个你还不是很清楚？去吧！

主量子数 (n)。它是填充的最后一个能级，并指示轨道的大小以及原子核与电子之间的距离。为什么？好简单。轨道越大，电子离原子核越远。
方位角或二次量子数 (l)。指出轨道的形状。
磁量子数 （米）。指示轨道的方向。
自旋量子数 (s)。告诉电子旋转的方向。

容易吧？让我们来做重要的事情！

量子数是如何推导出来的

要获得量子数，您只需遵循 2 个简单步骤：

写出电子构型。
从微分电子（填充轨道的最后一个）获取量子数。

电子配置

我们从第 1 步开始，编写电子构型。如何？有两种方法可以做到，让我们开始吧！

默勒图

该技术通过下图指示轨道的填充顺序：

该图受 Aufbau 原理支配，该原理认为轨道以能量递增的顺序填充，即具有最小能量的轨道将更早填充。

要找出哪个轨道具有更多能量，请执行操作 n + l。如果对两个不同原子的这种操作产生相同的数字，则数字 n 较大的原子将具有更多的能量。换句话说，在平局的情况下，首先填充数字最小的那个。让我们看一个例子：

4p：n + l -> 4 + 1 = 5

5 秒：n + l -> 5 + 0 = 5

由于 n + l 规则中存在平局，因此它更早地填充了 4p，因为它的数字 n 较小。

内核模型

要获得遵循此模型的电子配置，您必须非常了解元素周期表。如果我们有表中元素的原子序数和位置，那就小菜一碟了！

这种方法被认为是一种简化的方法，因为它不需要编写完整的电子配置。这样，我们可以在括号中写上上面惰性气体元素的名称，然后是从该惰性气体到相关元素的路径。让我们看一个例子：因此，我们将考虑周期数（元素周期表的行）和“区域”来编写轨迹，一旦写入电子配置，我们将提取量子数。

荧光粉 (P) 将从之前的惰性气体，即氖气中写入：

P -> [Ne] 3s²3p³

当然，您必须小心使用此方法，因为区域 d 和 f 是特殊区域。当我们在旅途中时，在d区我们不会放句号（行），而是句号减一。面积F也是一样，我们不会放周期数，而是周期数减二。你会通过几个例子更好地理解它：

铌 -> [氪] 5 秒¹4d⁴

虽然是在第 5 期，但当我们在 d 区时，我们减去 1。

Nd -> [Xe] 6s²4f¹⁴

虽然是在第 6 期，但当我们在 f 区时，我们减去 2。

电子配置中的例外

电子配置有几个特殊方面，如果您不了解它们，可能会导致大头馈线。但不要传播恐慌！我们会告诉你的！

F区

F区出现在元素周期表的底部，但实际上“嵌入”在我们看到的白色间隙中，即D区最后两行的第一个和第二个元素之间。

你看到了吗？出于这个原因，有时，当我们必须写出 F 区元素的电子构型时，例如 Nd，我们必须将一个电子放在 D 区对应能级的 D 区，参考 D 区的那个元素，即在进入 F 区之前。

Ce -> [Xe] 6s²5d¹4f¹

第 6 组和第 11 组

第 6 族和第 11 族过渡金属的最后壳层分别具有 4 个和 9 个电子。因此，为了成为更稳定的元素，s 轨道被激发并失去一个电子，该电子传递到下一个轨道 d。这样，s轨道就会留下一个电子；如果是第 5 族的元素，则 d 为 6，如果是第 10 族的元素，则为 11。

下面是一个例子：

银 -> [Kr] 5s²4d⁹

显然，这将是银 (Ag) 的电子构型。然而，当从 s 轨道失去一个电子时，它看起来像这样：

银 -> [Kr] 5s¹4d¹⁰

但是，此规则也有例外，例如钨（第 6 族），它在 s 轨道中留下 2 个电子，在 d 轨道中留下 4 个电子。

但别担心！最典型的（Cr、Cu、Ag 和 Au）确实遵循此规则。

你明白了吗？好。这就是您需要了解的有关电子配置的全部信息。让我们去寻找量子数吧！

如何获得量子数

为了获得量子数，我们必须知道每个轨道壳中有多少电子，考虑到轨道中有 2 个电子。

层. 它只有一个轨道，所以它可以容纳 2 个电子。

层p. 它有 3 个轨道，所以有 6 个电子的空间。

d层. 它有 5 个轨道，因此可以容纳 10 个电子。

f层. 它有 7 个轨道，也就是说，它拥有 14 个电子。

现在您了解每个轨道中有 2 个电子，您应该知道 Hund 规则。该规则表示，当填充同一亚能级或壳层的轨道时，例如，p 壳层，电子在一个方向（正）然后在另一个方向（负）填充轨道。你想用一个例子来看看吗？

如果我们有 2p⁴，即具有 2 个电子的 4p 轨道不会像这样填充：

它会像这样填充：

你明白了吗？太好了，让我们看看如何计算数字：

量子数 n。这个数字与电子配置的最后一级的数字一致。例如，如果电子构型以 4s 结束²，主量子数将为 4。
量子数 l。此数字取决于已填充的最后一层。
层 s -> l = 0
层 p -> l = 1
层 d -> l = 2
层 f -> l = 3
量子数 m。数字 m 可以是 -l 到 + l 之间的任何值，因此它将取决于微分电子所在的子能级，即取决于它是 s、p、d 还是 f。这个数字的计算方法有点复杂，我们来几张图看看吧：
层 s -> 正如我们所见，l 的值是 0，所以 m 的值只能是 0。
层 p -> l 值 1，所以 m 可以是 -1、0 或 1。