لا يزال الكثير في ميكانيكا الكم بعيدًا عن الفهم ، ويبدو الكثير رائعًا. الأمر نفسه ينطبق على الأعداد الكمية ، التي لا تزال طبيعتها غامضة حتى اليوم. تصف المقالة المفهوم والأنواع والمبادئ العامة للعمل معهم.
الخصائص العامة
تحدد الأرقام الكمومية الصحيحة أو نصف الصحيحة للكميات الفيزيائية جميع القيم المنفصلة الممكنة التي تميز أنظمة الكم (جزيء ، ذرة ، نواة) والجسيمات الأولية. يرتبط تطبيقها ارتباطًا وثيقًا بوجود ثابت بلانك. إن تحفظ العمليات التي تحدث في العالم المصغر يعكس أرقام الكم ومعناها المادي. تم تقديمها لأول مرة من أجل وصف انتظام أطياف الذرة. لكن المعنى المادي للكميات الفردية وتمييزها تم الكشف عنها فقط في ميكانيكا الكم
المجموعة ، التي تحدد بشكل شامل حالة هذا النظام ، كانت تسمى المجموعة الكاملة. جميع الدول المسؤولة عن القيم المحتملة من مثل هذه المجموعة تشكل نظامًا كاملاً من الدول. تحدد الأرقام الكمية في الكيمياء مع درجات الحرية للإلكترون في ثلاثة إحداثيات مكانية ودرجة داخلية من الحرية -تدور
تكوينات الإلكترون في الذرات
يوجد في الذرة نواة وإلكترونات ، تعمل بينهما قوى الطبيعة الكهروستاتيكية. ستزداد الطاقة مع تقلص المسافة بين النواة والإلكترون. يُعتقد أن الطاقة الكامنة ستكون صفراً إذا كانت بعيدة بشكل لا نهائي عن النواة. تستخدم هذه الحالة كنقطة انطلاق. وهكذا يتم تحديد الطاقة النسبية للإلكترون.
غلاف الإلكترون عبارة عن مجموعة من مستويات الطاقة. يتم التعبير عن الانتماء إلى واحد منهم بواسطة الرقم الكمي الرئيسي n.
الرقم الرئيسي
يشير إلى مستوى طاقة معين مع مجموعة من المدارات التي لها قيم متشابهة ، تتكون من أعداد طبيعية: n=1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 … عندما ينتقل الإلكترون من خطوة إلى أخرى ، رقم الكم الرئيسي يتغير. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه لا تمتلئ جميع المستويات بالإلكترونات. عند ملء غلاف الذرة ، يتحقق مبدأ أقل طاقة. حالته في هذه الحالة تسمى غير متحمسة أو أساسية.
الأرقام المدارية
لكل مستوى مدارات. أولئك الذين لديهم نفس الطاقة يشكلون مستوى فرعيًا. يتم إجراء مثل هذا التخصيص باستخدام الرقم الكمي المداري (أو كما يطلق عليه أيضًا الجانب) l ، والذي يأخذ قيم الأعداد الصحيحة من صفر إلى n - 1. لذا فإن الإلكترون الذي يحتوي على أرقام الكم الرئيسية والمدارية يمكن أن تكون n و l متساويتين ، بدءًا من l=0 وتنتهي بـ l=n - 1.
وهذا يوضح طبيعة الحركة الخاصة بكل منهاالمستوى الفرعي ومستوى الطاقة. بالنسبة إلى l=0 وأي قيمة لـ n ، سيكون لسحابة الإلكترون شكل كرة. سيكون نصف قطرها متناسبًا طرديًا مع n. عند l=1 ، ستأخذ سحابة الإلكترون شكل اللانهاية أو الشكل الثامن. كلما زادت قيمة l ، زاد تعقيد الشكل وزادت طاقة الإلكترون.
الأرقام المغناطيسية
Ml هو إسقاط الزخم الزاوي المداري (الجانبي) على اتجاه واحد أو آخر من المجال المغناطيسي. يُظهر الاتجاه المكاني لتلك المدارات التي يكون فيها الرقم l هو نفسه. يمكن أن يكون لـ Ml قيم مختلفة 2l + 1 ، من -l إلى + l.
رقم كم مغناطيسي آخر يسمى الدوران - مللي ثانية ، وهي اللحظة الجوهرية للزخم. لفهم هذا ، يمكن للمرء أن يتخيل دوران الإلكترون ، كما كان ، حول محوره. يمكن أن تكون ms -1/2 ، +1/2 ، 1.
بشكل عام ، بالنسبة لأي إلكترون ، القيمة المطلقة للدوران s=1/2 ، وتعني ms إسقاطها على المحور.
مبدأ باولي: لا يمكن للذرة أن تحتوي على إلكترونين لهما 4 أرقام كمومية متشابهة. يجب أن يكون واحد منهم على الأقل ممتاز
قاعدة تكوين الذرات
- مبدأ الحد الأدنى من الطاقة. وفقًا لذلك ، يتم ملء المستويات والمستويات الفرعية الأقرب إلى النواة أولاً ، وفقًا لقواعد Klechkovsky.
- يشير موضع العنصر إلى كيفية توزيع الإلكترونات على مستويات الطاقة والمستويات الفرعية:
- الرقم يطابق شحنة الذرة وعدد إلكتروناتها ؛
- الرقم الدوري يتوافق مع عدد المستوياتالطاقة ؛
- رقم المجموعة هو نفسه عدد إلكترونات التكافؤ في الذرة ؛
- مجموعة فرعية توضح توزيعها.
الجسيمات والنواة الأولية
الأرقام الكمية في فيزياء الجسيمات الأولية هي خصائصها الداخلية التي تحدد التفاعلات وأنماط التحولات. بالإضافة إلى السبين ، هذه هي الشحنة الكهربائية Q ، والتي بالنسبة لجميع الجسيمات الأولية تساوي صفرًا أو عددًا صحيحًا ، سالبًا أو موجبًا ؛ شحنة الباريون ب (في جسيم - صفر أو واحد ، في جسيم مضاد - صفر أو ناقص واحد) ؛ شحنة ليبتون ، حيث تكون Le و Lm مساوية لصفر ، واحد ، وفي الجسيم المضاد - صفر وناقص واحد ؛ تدور النظائر مع عدد صحيح أو نصف عدد صحيح ؛ الغرابة S وغيرها. تنطبق كل هذه الأرقام الكمومية على كل من الجسيمات الأولية والنواة الذرية
بالمعنى الواسع للكلمة ، تسمى الكميات الفيزيائية التي تحدد حركة الجسيم أو النظام ويتم حفظها. ومع ذلك ، فليس من الضروري على الإطلاق أن ينتموا إلى طيف منفصل من القيم الممكنة.
