Вся сукупність складних рухів електрона в атомі описується 4-ма квантовими числами.
Головне квантове число n визначає загальну енергію електрона на цій орбіталі. Воно може приймати будь-які цілі значення, починаючи з одиниці (n = 1,2,3.). Під головним квантовим числом, рівним ∞, мають на увазі, що електрону повідомлена енергія, достатня для його повного відділення від ядра (іонізація атома).
Фізичний сенс: під n розуміють, що електрону повідомлена енергія, достатня для його повного відділення від ядра. Електрони в атомах мають неоднакову енергією і відповідно до неї розташовуються на різних відстанях від ядра, утворюючи енергетичні рівні (електронні шари), таким чином енергетичний рівень визначається головним квантовим числом. У таблиці (рядки 1-7) номер періоду відповідає цьому рівню = n. Електрони, що відповідають першому енергетичному рівню, розташовуються на s орбиталях, тому що там тільки s-підрівень:
Орбітальний квантове число l (побічна) - введено для характеристики форми орбіталі і, отже, електронного хмари. (Орбіталь - сукупність положень електрона в атомі, тобто область простору, в якій найбільш ймовірно знаходження електрона). Допустимі значення l визначаються значенням n. l = 0,1. n - 1
Звичайно чисельні значення l прийнято позначати наступними буквеними символами:
Значення l 0 1 2 3
Літерне позначення s p d f
Таким чином, електрон, володіючи властивостями частки і хвилі, з найбільшою ймовірністю рухається навколо ядра, утворюючи електронну хмару, форма якого в s-, р-, d-, f- станах різна.
Форма електронної хмари залежить від значення побічного квантового числа l. Так, якщо l = 0 (s-орбіталь), то електронна хмара має кулясту форму (сферичну симетрію) і не має спрямованість у просторі
Магнітне квантове число ml (орієнтоване). Це квантове число характеризує орієнтацію орбіталі в просторі. Число значень ml залежить від l і = 2l + 1, може приймати значення будь-яких цілих чисел, як позитивних, так і негативних, від -l до + l, включаючи 0, тобто всього (2l + 1) значень. Наприклад, р-орбіталь ( «гантель») в магнітному полі може орієнтуватися в просторі в трьох різних положеннях, так як в разі l = 1 магнітне квантове число може мати три значення: -1, 0, +1. Тому електронні хмари витягнуті по осях х, y і z, причому вісь кожного з них перпендикулярна двом іншим.
Число орбіталей з даними значенням l
0 (1 положення в пр-ве)
-1, 0, +1 (3 положення в пр-ве)
PxPyPz -1 0 +1
5 орбіталей, d рівні -2 -1 0 +1 +2
7 орбіталей, f підрівні -3 -2 -1 0 +1 +2 +3
Спіновий квантове число S. Зазначені вище 3 квантових числа характеризують орбіталь, на якій знаходиться електрон, а спіновий квантове число S характеризує сам електрон. Спін - власний момент руху електрона в просторі. Для всіх електронів спін приймає значення +1/2 або -1/2, тобто всього 2 можливих напрямки (за годинниковою стрілкою і проти). Спін являє собою обертання електрона навколо своєї осі.
- 2 електрона, у одного спин = +1/2, в іншого = -1/2, таким чином стан електрона можна описати 4-ма квантовими числами, але для пояснення будови електронних оболонок атомів треба знати ще 3 основних положення