Kvantummechanikai atommodell. Kvantumszámok, atomorbitál.

• Kvantummechanikai atommodell
  

• elektronok hullámtermészetét igazoló kísérletek bemutatása után alakult ki
  
• az elektronok hullámmozgását az atommag erőterében a Schrödinger-egyenlet írja le
  
• az elektront térbeli állóhullámnak tekintjük a Bohr-féle kvantumpályákon
  
• a Schrödinger-egyenletben található hullámfüggvény azt jelenti, hogy az elektron adott valószínűséggel található a tér meghatározott helyén
  
• kiderül, hogy az elektron leginkább a hullámfüggvény maximumának környezetében tartózkodik
  
• a kvantummechanikai atommodell statisztikus jellegű
  

1. az atom elektronjainak energiája kvantált
   
2. a kvantált állapot az elektron hullámtermészetének következménye
   
3. az elektron térbeli helyzete és impulzusa pontosan nem adható meg az atommag körül  Heisenberg-féle határozatlansági elv
   
4. az elektron legvalószínűbb térbeli tartózkodási helye adható meg az atommag körül; különböző energiájú elektronokat eltérő tartózkodási valószínűséggel adhatók meg  ezek az atomorbitálok
   

• Kvantumszámok
  

• az atomban található atomok jellemzésére (energia, térbeli elhelyezkedés, többi elektronnal való kölcsönhatás) szolgáló négy paraméter
  

• főkvantumszám (n)
  

• energia meghatározására szolgál
  
• jó közelítéssel a Bohr-féle atommodell sorszámai
  
• n = 1, 2, 3, …, 7 (alapállapotban)
  
• minél nagyobb, a jelölt energia és az atommagtól való távolság is annál nagyobb
  

• mellékkvantumszám (l)
  
• az elektron impulzusmomentumát jellemzi
  
• a főhéjon belüli lehetséges alhéjak számát és energiáját mutatja meg
  
• l = 0, 1, 2, …, n-1
  
• l = 0  s; l = 1  p; l = 2  d; l = 3  f
  
• az elektron energiáját a fő- és mellékkvantumszámokkal együttesen tudjuk megjelölni, ami így atomorbitálokat jelöl (pl.: 2p  n = 2 és l = 1)
  

• mágneses kvantumszám (m_l)
  

• az elektron impulzusmomentumának térbeli irányítottságát adja meg
  
• az atomorbitálok töltéseloszlását a külső mágneses erőtér és az elektronok térbeli mozgása indukálta erőtér orientálja
  
• m_l = -l…0…+l
  
  • spin kvantumszám (m_s)
    

• az elektron saját momentumát jelöli
  
• olyan tulajdonság, ami az elektron térbeli mozgásából adódó impulzusmomentumot növelni vagy csökkenteni tudja
  
• (forgási impulzus)
  
• m_s= +½ vagy –½
  

• Atomorbitál
  

• az elektronnak a Schrödinger-egyenlet szerinti tartózkodási valószínűsége
  
• a Descartes-féle koordinátarendszerre (x,y,z) vonatkoztatva 90% valószínűséggel az elektron az atomorbitált burkoló felületen belül tartózkodik
  
• s-pálya  gömb (m_l = 1)
  
• p-pálya  súlyzó a tér három irányában (m_l = -1, 0 , +1)
  
• d-pálya  4 súlyzó és egy korong (m_l = -2, -1, 0, +1, +2)
  
• a pályának vannak olyan pontjai, ahol az elektron előfordulási valószínűsége nulla  csomópont vagy csomófelület
  
• hidrogénatom különböző atomorbitáljainak energiaszintjeit az emissziós spektrumból lehet meghatározni; az alapállapot (1s) energiaszintje a legkisebb; a gerjesztett elektronok energiájya azonos főkvantumszámokon egyenlők (2s = 2p; 3s = 3p = 3d)  „degenerált” orbitálok, energiaszintjük csak elektromos vagy mágneses erőtérben hasad fel (Zemann effektus)