kvantová čísla momentu hybnosti

existuje sada kvantových čísel momentu hybnosti spojených s energetickými stavy atomu. Z hlediska klasické fyziky je moment hybnosti vlastností tělesa, které je na oběžné dráze nebo se otáčí kolem své vlastní osy. To závisí na úhlové rychlosti a rozložení hmoty kolem osy otáčení nebo otáčení a je vektor se směrem úhlové rychlosti podél osy rotace. Na rozdíl od klasické fyziky, kde oběžná dráha elektronu může předpokládat spojitou sadu hodnot, kvantuje se kvantově mechanický moment hybnosti. Navíc ji nelze specifikovat přesně podél všech tří os současně. Obvykle, moment hybnosti je uvedeno podél osy známý jako kvantování osy a velikosti úhlové hybnosti je omezena na kvantové hodnoty odmocniny√l(l + 1) (ℏ), v němž l je celé číslo. Číslo l, nazývané orbitální kvantové číslo, musí být menší než hlavní kvantové číslo n, což odpovídá“ skořápce “ elektronů. L tedy rozděluje každou skořápku na n subshells skládající se ze všech elektronů stejného hlavního a orbitálního kvantového čísla.

existuje magnetické kvantové číslo také spojené s momentem hybnosti kvantového stavu. Pro dané hybnosti orbitální kvantové číslo l existuje 2l + 1 integrál magnetického kvantového čísla ml v rozmezí od −l do l, které omezují zlomek z celkového úhlového momentu podél osy kvantování tak, že jsou omezeny na hodnoty mlℏ. Tento jev je známý jako kvantizace vesmíru a byl poprvé demonstrován dvěma německými fyziky, Otto Sternem a Waltherem Gerlachem.

Elementární částice, jako je elektron a proton mají také konstantní vnitřní moment hybnosti kromě orbitální moment hybnosti. Elektron se chová jako káča, s jeho vlastní vnitřní moment hybnosti o velikosti s = odmocnina z√(1/2)(1/2 + 1) (ℏ), s přípustné hodnoty podél osy kvantování msh = ±(1/2)ℏ. Spin-moment hybnosti: vnitřní moment hybnosti elektronu nevyžaduje konečný (nenulový) poloměr, zatímco klasická fyzika vyžaduje, aby částice s nenulovým momentem hybnosti měla nenulový poloměr. Elektronové kolizní studie s vysokoenergetickými urychlovači ukazují, že elektron působí jako bodová částice až do velikosti 10-15 centimetrů, jedné stotiny poloměru protonu.

čtyři kvantová čísla n, l, ml a ms určit stav elektronu v atomu zcela a jednoznačně; každá sada čísel označuje konkrétní vlnové funkce (tj. kvantového stavu) atomu vodíku. Kvantová mechanika určuje, jak je celkový moment hybnosti konstruován z úhlového momentu komponenty. Komponenta úhlová momenta přidat jako vektory, čímž se získá celkový moment hybnosti atomu. Další kvantové číslo j, představující kombinaci orbitální moment hybnosti kvantové číslo l, a spin moment hybnosti kvantové číslo s může mít pouze diskrétní hodnoty v atomu: j, může se na pozitivní hodnoty pouze mezi l + s a |l − s| v celé kroky. Protože s je 1/2 pro jeden elektron, j je 1/2 pro l = 0 stavy, j = 1/2 nebo 3/2 pro L = 1 stavy, j = 3/2 nebo 5/2 pro l = 2 stavy a tak dále. Velikost celkového momentu hybnosti atomu může být vyjádřen ve stejné formě jako pro orbitální a spinové momenty: odmocniny√j( j + 1) (ℏ) udává velikost celkového momentu hybnosti; složky hybnosti podél osy kvantování je mjℏ, kde mj může mít libovolnou hodnotu mezi +j a −j v celé kroky. Alternativní popis kvantového stavu může být uveden z hlediska kvantových čísel n, l, j a mj.

elektronová distribuce atomu je popsána jako čtverec absolutní hodnoty vlnové funkce. Pravděpodobnost nalezení elektronu v daném bodě v prostoru pro několik nižších energetických stavů atomu vodíku je znázorněna na obrázku 5 . Je důležité si uvědomit, že grafy elektronové hustoty by neměly být považovány za časově zprůměrovaná místa dobře lokalizované (bodové) částice obíhající kolem jádra. Spíše kvantová mechanika popisuje elektron s funkcí spojité vlny, ve které by umístění elektronu mělo být považováno za rozprostřené v prostoru v kvantové „fuzzové kouli“.“(Viz Obrázek 5.)