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Hauptquantenzahl

n

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Basiswissen｜ Beispiele｜ Welche anderen Quantenzahlen gibt es?｜ Welche Aussagekraft hat das n?｜ Welche n-Werte kommen tatsächlich vor?｜ Fußnoten


Basiswissen


Die Hauptquantenzahl n beschreibt die Schale (bzw. das Haupt-Energieniveau), zu der der Zustand des Elektrons gehört. Sie kann beliebige natürliche Zahlenwerte größer als null annehmen. Die Schalen werden oft mit den Großbuchstaben K, L, M, N und so weiter bezeichnet:

Beispiele


  • n=1 ist die K-Schale
  • n=2 ist die L-Schale
  • n=3 ist die M-Schale
  • n=4 ist die N-Schale
  • und so weiter...

Welche anderen Quantenzahlen gibt es?


  • Es gibt insgesamt vier Quantenzahl für in Atomen gebundene Elektronen:

Welche Aussagekraft hat das n?


  • Der kleinstmögliche n-Wert ist 1.
  • Je größer das n, desto weiter sind die Elektronen vom Atomkern entfernt.
  • Je größer das n, desto schwächer sind die Elektronen an das Atom gebunden.
  • Jeder n-Wert kann 2n² Elektronen unterbringen. Für n=3 sind also 18 Elektronen möglich.

Welche n-Werte kommen tatsächlich vor?


In der Chemie treten Werte von 1 bis maximal 7 auf. Möglicherweise wird man noch besonderes schwere Atome entdecken (Transurane), für die die n-Werte 8 bis 9 möglich sind. In der Physik kann man aber Elektronen künstlich auf extrem hohe n-Werte von über 300 anregen.[1] In interstellarer Materie wurden Wasserstoffatome mit n-Werten von 350 beobachtet.[2] Man spricht hier von einem Rydberg-Atom ↗

Fußnoten


  • [1] Künstlich erzeugt mit Lasern, bis über 300: "Atoms in high-lying Rydberg states with large values of the principal quantum number n, n ≥ 300, form a valuable laboratory in which to explore the control and manipulation of quantum states of mesoscopic size using carefully tailored sequences of short electric field pulses whose characteristic times (duration and/or rise/fall times) are less than the classical electron orbital period." In: Dunning, F. B., et al. "Engineering atomic Rydberg states with pulsed electric fields." Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, vol. 42, no. 2, 2009, p. 022001. Siehe auch Rydberg-Atom ↗
  • [2] "Beobachtete n-Quantenzahlen (Hauptquantenzahlen) liegen hier [für Anregungen mit einem Laser] zwischen 10 und 290, während man im Weltraum Rydberg-Atome von bis zu n = 350 gefunden hat." In: der Artikel "Rydberg-Atom". Spektrum Lexikon der Physik. Abgerufen am 27. September 2025. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/rydberg-atom/12659