Quantenzahlen
Überblick
Basiswissen
Man unterscheidet vier Quantenzahlen:
Die Hauptquantenzahl n
- n ist die Hauptquantenzahl.
- n ist das kleine lateinische n.
- n ist immer eine natürliche Zahl.
- n kann theoretisch Werte von 1 bis unendlich annehmen.
- n nimmt in üblichen Atomen maximal Werte bis 7 an.
- n bestimmt mit ℓ zusammen das Energieniveau des Elektrons.
- Mehr unter Hauptquantenzahl ↗
Die Nebenquantenzahl ℓ
- ℓ ist die Nebenquantenzahl ↗
- ℓ ist ein normales kleines lateinisches l.
- ℓ heißt auch Bahndrehimpulsquantenzahl.
- ℓ heißt auch Orbitalquantenzahl.
- ℓ beschreibt die Form des Atomborbitals.
- Man spricht auch von einem Orbitaltyp (Form).
- ℓ kann Werte von 0 bis n-1 annehmen.
- Statt einer Nummmerierung werden auf oft Buchstaben verwendet:
- ℓ = 0 ist das s-Orbital
- ℓ = 1 ist das p-Orbital
- ℓ = 2 ist das d-Orbital
- ℓ = 3 ist das f-Orbital
- ℓ = 4 ist das g-Orbital
- ℓ bestimmt mit n zusammen das Energieniveau des Elektrons.
- Mehr unter Nebenquantenzahl ↗
Die magnetische Quantenzahl m
- Sie wird oft auch als mₗ geschrieben, also mit tiefgestelltem l.
- m kann betragsmäßig nie größer sein als l, aber m kann negativ sein.
- Wenn also l=3 ist, kann m die Werte -3; -2, -1; 0; 1; 2 und 3 annehmen.
- m steht anschaulich gedacht für die räumliche Orientierung des Bahndrehimpulses.
- m gibt an, wie viele Orbitale es tatsächlich pro Orbitaltyp ℓ in einem Atom gibt.
- m hat keinen Einfluss auf die Energiemenge des Elektrons im Atom.
- m bestimmt die Größe von einem Zeeman-Effekt ↗
- Siehe auch magnetische Quantenzahl ↗
Die Spinquantenzahl s
- s ist ein kleines lateinisches s.
- s kann die Werte -½ oder +½ annehmen.
- +½ schreibt man auch als ↑ und -½ als ↓.
- Die Spinquantezahl s korreliert mit dem Eigendrehimpuls eines Elektrons.
- Hat man zwei Elektronen mit gleichen n-, ℓ- und m-Werten, dann ...
- müssen sie sie in der Spinquantenzahl s unterscheiden.
- Pro Orbital kann es höchstens zwei Elektronen geben.
- s hat keinen Einfluss auf die Energiemenge des Elektrons im Atom.
Fußnoten
- [1] T. Mayer-Kuckuk: Atomphysik. Teubner Studienbücher Physik. 3. überarbeitete und erweiterte Auflage. 1985. ISBN: 3-519-2342-9. Seite 63.
- [2] Richart T. Weidner; Robert Sells: Elementare moderne Physik. Verlag Friedrich Vieweg & Sohn, Ausgabe von 1982. ISBN: 3-528-8415-4. Seite 251. Siehe auch Elementare Moderne Physik ↗