パウリの排除原則

量子化学によれば、原子内の各電子は 4 つの量子数を参照する一連の値に関連付けることができ、これによって軌道を含む電子が占める位置や電子が実行される方向が決まります。その回転運動。

「ただし、これらの数値が取り得る値には制限があります。この制限は、原子内の 2 つの電子が 4 つの量子数すべてを同じにすることはできないという パウリの排他原理 です。これは、特定の軌道に対応する n 、 l 、および ml の値の特定のセットを選択した場合 (例: n=1、l=0、ml=0、1s 軌道)、2 つだけを持つことができることを意味します。スピン量子数 ms とは異なる値を持つ電子 (つまり、s= +1/2 または s= -1/2)。実際、これは特定の軌道内の 電子 の数を 2 つに制限し、これら 2 つの電子のスピンが反対方向であることも必要とします。 ^」

したがって、前述の規則と パウリの排他原理 に従って、4 つの量子数の値を原子内の各電子に割り当てることができます。原子内の電子の位置 (シェル、サブシェル、軌道) を予測する客観的な方法は、量子数と呼ばれる数学的な値のセットを使用することです。

a) 主量子数 (n)

電子が存在する原子殻を表します。その値は正の整数であり、1 ～ 7 の範囲で実験的に決定されます。原子核に対する電子の平均距離を表します。したがって、 n の値が大きいほど、 この電子は遠く離れます。になります。

b) 方位量子数 (l)

これはサブシェル、つまり軌道の形状を表します。 0 から n-1 までの整数値を表すことができます。 l=0 の場合、軌道には s サブシェルと対称な球形が存在し、 l=1 は p サブシェルと、 p 軌道の 2 つのローブの典型的な形状を示す軌道を指定します。同様に、 l=2 は d サブシェルを表し、 l=3 は f サブシェルを表します。

c) 磁気量子数 (ml)

「磁気用語は、磁場の存在下では、特定の副層の軌道が異なる量子化エネルギーを持つという事実に関連しています。」 ² 。この量子数の値は、空間内の軌道の方向に関する情報を提供します。サブレイヤ s の場合はゼロの値を持ち、サブレイヤ p の場合は –1 ～ +1 の範囲の整数値を取り、サブレイヤ d の場合は –2 ～ +2 の値、サブレイヤ f の場合は～の範囲の整数値をとります。 -3 ～ +3。

c) スピン量子数 (ms)

4 番目の量子数は単に スピン と呼ばれることが多く、軌道内の電子の回転軸を表します。これには +1/2 と -1/2 の値があり、「最初の値は反時計回りの回転に起因し、2 番目の値は時計回りの回転に起因します」 ³ 。

表 1 には、いくつかの情報から得られた 4 つの 量子数 の値を参照した要約があります。

参考文献:
1. ジェラルド・E・ヒューミストン;ブレイディ、ジェームス E. 一般化学 、LTC 編、リオデジャネイロ/RJ – 2000
2. ジョン・B・ラッセル。 General Chemistry vol.1、サンパウロ: ブラジルのピアソン教育、マクロンブックス、1994 年。
3. ピーター・アトキンス;ロレタ・ジョーンズ。化学の原理: 現代生活と環境への疑問、ポルト アレグレ: ブックマン、2001 年。