Av Kylene Arnold – Uppdaterad 30 augusti 2022
Att beskriva tillstånden för elektroner i atomer kan vara utmanande. Utan exakt terminologi finns det många missförstånd. Fysiker löser detta genom att använda fyra kvanttal som unikt identifierar varje elektrons orbital. Dessa siffror avslöjar också hur många elektroner en atom kan hålla i sitt yttre, eller valens, skal.
För att beräkna det totala antalet elektroner för en given uppsättning kvanttal:1) Räkna de fullt upptagna orbitalerna under det huvudsakliga kvanttalet. 2) Lägg till elektronerna i dessa fullständiga orbitaler. 3) Lägg till elektronerna i alla fullt upptagna underskal upp till vinkelkvanttalet. 4) För det sista underskalet, lägg till två elektroner för varje tillåtet magnetiskt kvanttalsvärde upp till det specificerade. Summan är det maximala antalet elektroner atomen kan innehålla.
Det huvudsakliga kvantnumret (n) talar om hur många skal som är fyllda före det nuvarande. Subtrahera ett från n för att hitta antalet helt fyllda nedre skal.
Varje skal kan innehålla ett specifikt maximalt antal elektroner:2 i den första (n=1), 8 i den andra (n=2), 18 i den tredje (n=3), 32 i den fjärde (n=4) och så vidare. Summa dessa värden för alla skal som är fullt upptagna.
Vinkelkvanttalet (l) betecknar subskaltypen:0 =s, 1 =p, 2 =d, 3 =f. Till exempel motsvarar l=1 ett p-underskal.
För varje underskal under det som indikeras av l, lägg till dess maximala elektronkapacitet:s =2, p =6, d =10, f =14. Om l=1 (p), lägg till 2 från s-underskalet. Om l=2 (d), lägg till 2 från s och 6 från p, totalt 8.
Lägg till siffrorna från steg 2 och 4. Detta ger elektronantalet upp till det sista fullt upptagna underskalet i det aktuella skalet.
Det magnetiska kvanttalet (m) anger orienteringen av orbitaler inom ett underskal. Det sträcker sig från –l till +l. För l=1 är möjliga m-värden –1, 0, +1.
Lista alla tillåtna m-värden i stigande ordning och räkna hur många som föregår eller är lika med det givna m. Varje orientering kan hålla två elektroner (snurra upp och snurra ner).
Multiplicera antalet räknade orienteringar med 2 och lägg till detta till summan från steg 5. Resultatet är det maximala antalet elektroner för atomen som beskrivs av kvanttalen (n, l, m).
Exempel:För (n=4, l=1, m=0) finns det 3 fullt fyllda skal (28 elektroner) + 2 elektroner från s-underskalet (totalt 30). Med l=1 är möjliga m-värden –1, 0, +1; upp till m=0, det finns två orienteringar, som lägger till 4 elektroner. Atomen kan innehålla 34 elektroner totalt.
Bildkälla:knowlesgallery/iStock/GettyImages
