Kvantni broj

Ovaj članak ili neki od njegovih odlomaka nije dovoljno potkrijepljen izvorima (literatura, veb-sajtovi ili drugi izvori). Ako se pravilno ne potkrijepe pouzdanim izvorima, sporne rečenice i navodi mogli bi biti izbrisani. Pomozite Wikipediji tako što ćete navesti validne izvore putem referenci te nakon toga možete ukloniti ovaj šablon.

Dio serije članaka o
Kvantnoj mehanici
${\displaystyle i\hbar {\frac {\partial }{\partial t}}|\psi (t)\rangle ={\hat {H}}|\psi (t)\rangle }$ Schrödingerova jednačina
Uvod Rječnik Historija Udžbenici
Pozadina Klasična mehanika Stara kvantna teorija Bra–ket notacija Hamiltonian Interferencija
Osnove Bornovo pravilo Comptonova talasna dužina Koherentnost Dekoherentnost Komplementarnost Energetski nivo Sprezanje Hamiltonian Princip neodređenosti Osnovno stanje Amplituda vjerovatnoće Raspodjela vjerovatnoće Interferencija Mjerenje Slabo mjerenje Nelokalnost Posmatrano Operator Kvant Kvantna fluktuacija Kvantni broj Kvantni šum Kvantno stanje Kvantni sistem Kvantna teleportacija Qubit Spin Superpozicija Kvantno vakuumsko stanje Simetrija (Spontani) prekid simetrije Vakuumsko stanje Širenje talasa Talasna funkcija Kolaps talasne funkcije Dualnost talas–čestica Talas materije Pravougaona potencijalna barijera Fockov prostor
Efekti Zeemanov efekt Starkov efekt Aharonov–Bohmov efekt Landauova kvantizacija Kvantni Hallov efekt Kvantni Zenonov efekt Tunelski efekt Fotoelektrični efekt Casimirov efekt
Eksperimenti Bellova nejednakost Davisson–Germer Dvostruki prorez Elitzur–Vaidman Franck–Hertz Leggett–Gargova nejednakost Mach–Zehnder Popper Kvantna gumica (odgođeni izbor) Schrödingerova mačka Stern–Gerlach Wheelerov odgođeni izbor
Formulacije Pregled Dinamične slike (Heisenberg; Interakcija; Schrödinger) Matrica Faza-prostor Zbir-preko-historija (integral-putanje)
Jednačine Dirac Hellmann–Feynman Klein–Gordon Lippmann–Schwinger Pauli Rydberg Schrödinger Funkcionalna integracija
Interpretacije Pregled Bayesanizam Dosljedne historije Copenhagen de Broglie–Bohm Ansambl Skrivena varijabla Mnogi svjetovi Objektivni kolaps Kvantna logika Relacijska Transakcijska
Napredne teme Hipoteza o termalizaciji vlastitog stanja Kvantno žarenje Kvantni haos Kvantni računar Kvantna geometrija Matrica gustoće Kvantna teorija polja Frakcijska kvantna mehanika Kvantna gravitacija Kvantna informacijska nauka Kvantno mašinsko učenje Teorija perturbacije (kvantna mehanika) Relativistička kvantna mehanika Teorija raspršenja Teorija vakuumskog superfluida Parametarska fluorescencija Kvantna statistička mehanika
Naučnici Aharonov Bell Blackett Bloch Bohm Bohr Born Bose de Broglie Candlin Compton Dirac Davisson Debye Ehrenfest Einstein Everett Fock Fermi Feynman Glauber Gutzwiller Heisenberg Hilbert Jordan Kramers Pauli Lamb Landau Laue Moseley Millikan Onnes Planck Rabi Raman Rydberg Schrödinger Sommerfeld von Neumann Weyl Wien Wigner Zeeman Zeilinger Goudsmit Uhlenbeck Yang
Kategorije Kvantna mehanika
p r u

Kvantni brojevi su bilo koji brojevi iz grupe brojeva koji specifično opisuje kvantno stanje bilo kojeg sistema u kvantnoj mehanici. Pojedini kvantni broj obilježava veličinu očuvanja količine u dinamici kvantnog sistema. Kako bilo koji kvantni sistem može imati jedan ili više kvantnih brojeva beskorisno je nabrajati sve moguće kvantne brojeve. Kvantni su brojevi vrlo dobro opisani na primjeru elektrona u atomu.

Atom atomskog broja Z ima Z broj elektrona. Elektroni u njemu zauzimaju neko energijsko stanje. Atom tada nije pobuđen i nalazi se u svom osnovnom stanju. Iz toga proizilazi da svaki hemijski element ima karakterističan spektar koji se objašnjava pomoću energijskih razina ili stacionarnih stanja atoma, molekula i jezgara. Sustavi tako mogu emitirati i apsorbirati elektromagnetsko zračenje tačno određenih frekvencija. U slučaju elektrona, on može prelaziti iz stanja više energije u stanje niže energije i obrnuto. Pri tom poprima određenu energijsku razinu u atomu, a kvantni brojevi nam opisuju razmještaj elektrona po mogućim energetskim nivoima.

Glavni kvantni broj određuje energiju pojedine grupe bliskih energija i može imati vrijednosti:

n = 1, 2, 3, ...

U hemiji se taj niz energijskih razina naziva ljuska i označavaju se s K, L, M, N...

Orbitalni kvantni broj l određuje veličinu ugaone količine kretanja elektrona u atomu koju označavamo s L (zamah). Veličina L i l su povezane jednačinom:

L² = l(l+1)ћ.

Vrijednosti l su:

l = 0, 1, 2, 3, ...(n - 1)

ћ = h/2π gdje h predstavlja Planckovu konstantu. Često se orbitalni kvantni broj naziva podljuskom ili orbitalom i označava slovima s, p, d, f,... prema izgledu spektralnih linija.

l = 0 → s sharp (oštra)

l = 1 → p principal (glavna)

l = 2 → d diffuse (raspršena)

l = 3 → f fundamental (osnovna)

Magnetni orbitalni kvantni broj po apsolutnoj vrijednosti ne može biti veći od orbitalnog kvantnog broja, |m_l| ≤ l. Poprima vrijednosti:

m_l = -l, (-l + 1), ... -1, 0, +1,... (l – 1), l

Dakle, svakom paru brojeva n, l odgovara (2n + 1) različitih vrijednosti kvantnog broja m_l . U vanjskom magnetnom polju u smjeru odabrane ose, npr. z–ose, projekcija zamaha L je također kvantizirana i ima vrijednost L_z = m_lћ.

Spinom se opisuje vlastito svojstvo elektrona nešto slično vrtnji elektrona oko vlastite osi, po čemu je i odabran naziv tog kvantnog broja. Može poprimiti samo dvije vrijednosti: m_s = −1/2 ili +1/2. Komponenta spina u smjeru magnetskog polja je m_sћ: −1/2ћ ili +1/2ћ. Vlastiti zamah S = ћ[s(s+1)]1/2, a u smjeru magnetskog polja Sz = m_sћ. Spin je osobina čestica, i čestice polucjelbrojnoga spina nazivamo fermionima, a cjelobrojnog bozonima.

Pravila za vrijednosti n, l, m_l dobijaju se rješavanjem Schrödingerove jednadžbe, a pravilo za m_s dobijemo uključivanjem relativističkih učinaka u kvantnu fiziku.

Ime	Simbol	Značenje	Raspon veličina	Primjer veličine
glavni kvantni broj	${\displaystyle n\,\!}$	ljuska	${\displaystyle 1\leq n\,\!}$	${\displaystyle n=1,2,3...\,\!}$
orbitalni kvantni broj	${\displaystyle \ell \,\!}$	podljuska	${\displaystyle 0\leq \ell \leq n-1\,\!}$	za ${\displaystyle n=3\,\!}$: ${\displaystyle \ell =0,1,2\,(s,p,d)\,\!}$
magnetni orbitalni kvantni broj	${\displaystyle m_{\ell }\,\!}$	pomak energije	${\displaystyle -\ell \leq m_{\ell }\leq \ell \,\!}$	za ${\displaystyle \ell =2\,\!}$: ${\displaystyle m_{\ell }=-2,-1,0,1,2\,\!}$
magnetni spinski kvantni broj	${\displaystyle m_{s}\,\!}$	spin	${\displaystyle -{\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}},{\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}\,\!}$	uvijek samo: ${\displaystyle -{\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}},{\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}\,\!}$

Npr. kvantni brojevi vanjskog valentnog elektrona atoma fluora koji je smješten u atomskoj orbitali 2p su: n = 2, l = 1, m_l = 1, ili 0, ili −1, m_s = −1/2 ili 1/2.

• Elektronska konfiguracija
• Azimutalni kvantni broj

• Kvantni brojevi za atom vodika
• zabilješke sa predavanja o kvantnim brojevima Arhivirano 22. 9. 2015. na Wayback Machine