量子數：它們是什麼，練習和例子

根據尼爾斯玻爾的原子模型，原子的質子和中子在原子核中，而電子在原子核周圍。雖然我們無法知道電子的確切位置，但在某些區域最有可能找到它，即原子軌道。我們如何確定這些軌道？很簡單，使用量子數。

什麼是量子數？

有4個量子數。其中三個給了我們關於某個原子的電子在哪裡的信息，也就是說，他們給了我們關於軌道的信息。另一方面，第四個量子數並沒有告訴我們電子在哪裡，而是告訴我們電子在哪裡。這個你還不是很清楚？去吧！

主量子數 (n)。它是填充的最後一個能級，並指示軌道的大小，從而指示原子核與電子之間的距離。為什麼？好簡單。軌道越大，電子離原子核越遠。
方位角或二次量子數 (l)。指出軌道的形狀。
磁量子數 （米）。指示軌道的方向。
自旋量子數 (s)。告訴電子旋轉的方向。

容易吧？讓我們來做重要的事情！

量子數是如何推導出來的

要獲得量子數，您只需遵循 2 個簡單步驟：

寫出電子構型。
從微分電子（填充軌道的最後一個）獲取量子數。

電子配置

我們從第 1 步開始，編寫電子構型。如何？有兩種方法可以做到，讓我們開始吧！

默勒圖

該技術通過下圖指示軌道的填充順序：

該圖受 Aufbau 原理支配，該原理認為軌道按能量遞增的順序填充，即具有最小能量的軌道將更早填充。

為了找出哪個軌道具有更多的能量，需要執行 n + l 操作。如果對兩個不同原子的這種操作產生相同的數字，則數字 n 較大的原子將具有更多的能量。換句話說，在平局的情況下，首先填充數字最小的那個。讓我們看一個例子：

4p：n + l -> 4 + 1 = 5

5 秒：n + l -> 5 + 0 = 5

由於 n + l 規則中存在平局，因此它更早地填充了 4p，因為它的數字 n 較小。

內核模型

要獲得遵循此模型的電子配置，您必須非常了解元素週期表。如果我們有表中元素的原子序數和位置，那就小菜一碟了！

這種方法被認為是一種簡化的方法，因為它不需要編寫完整的電子配置。這樣，我們可以在括號中寫上上面惰性氣體元素的名稱，然後是從該惰性氣體到所討論元素的路徑。讓我們看一個例子：因此，我們將考慮週期數（元素週期表的行）和“區域”來編寫軌跡，一旦寫入電子配置，我們將提取量子數。

磷光體（P）將從之前的惰性氣體，即氖氣中寫入：

P -> [Ne] 3s²3p³

當然，您必須小心使用此方法，因為區域 d 和 f 是特殊區域。在旅途中，在d區我們不會放句號（行），而是句號減一。面積F也是一樣，我們不會放週期數，而是周期數減二。你會通過幾個例子更好地理解它：

鈮 -> [氪] 5 秒¹4d⁴

雖然是在第 5 期，但當我們在 d 區時，我們減去 1。

Nd -> [Xe] 6s²4f¹⁴

雖然是在第 6 期，但當我們在 f 區時，我們減去 2。

電子配置中的例外

電子配置有幾個特殊的方面，如果您不了解它們，可能會導致您的大頭饋線。但不要傳播恐慌！我們會告訴你的！

F區

F區出現在元素週期表的底部，但實際上“嵌入”在我們看到的白色間隙中，即D區最後兩行的第一個和第二個元素之間。

你看到了嗎？出於這個原因，有時，當我們必須寫出 F 區元素的電子構型時，例如 Nd，我們必須將一個電子放在 D 區對應能級的 D 區，參考 D 區的那個元素，即在進入 F 區之前。

Ce -> [Xe] 6s²5d¹4f¹

第 6 組和第 11 組

第 6 族和第 11 族過渡金屬的最後殼層分別具有 4 個和 9 個電子。因此，為了成為更穩定的元素，s 軌道被激發並失去一個電子，該電子傳遞到下一個軌道，即 d。這樣，s軌道就會留下一個電子；如果是第 5 族元素，則 d 為 6，如果是第 10 族元素，則為 11。

下面是一個例子：

銀 -> [Kr] 5s²4d⁹

顯然，這將是銀 (Ag) 的電子構型。然而，從 s 軌道失去一個電子，它看起來像這樣：

銀 -> [Kr] 5s¹4d¹⁰

但是，此規則也有例外，例如鎢（第 6 族），它在 s 軌道中留下 2 個電子，在 d 軌道中留下 4 個電子。

但別擔心！最典型的（Cr、Cu、Ag 和 Au）確實遵循此規則。

你明白了嗎？好。這就是您需要了解的有關電子配置的全部信息。讓我們去尋找量子數吧！

如何獲得量子數

為了獲得量子數，我們必須知道每個軌道殼中有多少電子，考慮到軌道中有 2 個電子。

層. 它只有一個軌道，因此可以容納 2 個電子。

層p. 它有 3 個軌道，所以有 6 個電子的空間。

d層. 它有 5 個軌道，因此可以容納 10 個電子。

f層. 它有 7 個軌道，也就是說，它擁有 14 個電子。

既然您已經了解每個軌道中有 2 個電子，那麼您需要了解洪德規則。該規則表示，當填充同一亞能級或殼層的軌道時，例如，p 殼層，電子在一個方向（正）然後在另一個方向（負）填充軌道。你想用一個例子來看看嗎？

如果我們有 2p⁴，即具有 2 個電子的 4p 軌道不會像這樣填充：

它會像這樣填充：

你明白了嗎？太好了，讓我們看看如何計算數字：

量子數 n。這個數字與電子配置的最後一級的數字一致。例如，如果電子構型以 4s 結束²，主量子數將為 4。
量子數 l。此數字取決於已填充的最後一層。
層 s -> l = 0
層 p -> l = 1
層 d -> l = 2
層 f -> l = 3
量子數 m。數字 m 可以是 -l 到 + l 之間的任何值，因此它將取決於微分電子所在的子能級，即取決於它是 s、p、d 還是 f。這個數字的計算方法有點複雜，我們來幾張圖看看吧：
層 s -> 正如我們所見，l 的值是 0，所以 m 的值只能是 0。
層 p -> l 值 1，所以 m 可以是 -1、0 或 1。