أعداد الكم
الأعداد الكمية
Quantum Numbers كما يتحدد موضع الجسم في الفراغ من خلال ثلاثة إحداثيات (x,y,z) فإنه يلزم ثلاثة أعداد كمية هي ( n , ℓ , m) من أجل الوصف الموجي للإلكترون في الذرة . وقبل التعرّف عليها فإنه من المهم القول بأن هذه الأعداد الكمية تتصف بما يلي :
- جميعها أعداد سليمة , لكن قيمها لا يمكن حتى تتخذ بشكل اعتباطي
- قيمها ليست متحولات خطرت ببال الفهماء , وإنما هي نتيجة طبيعية لأفكار تدارسوها
عدد الكم الرئيسي
Principal Quantum Number : n=0,1,2,3,...n
يرمز له بـ ( n )ويأخذ هذا العدد القيم السليمة من الواحد إلى اللانهاية , ويعتبر عدد الكم الأهم , لأن قيمته تلعب الدور الأول في تحديد طاقة الإلكترون . وتكون العلاقة بين طاقة الإلكترون E وهذا العدد من خلال معادلة بورBohr التالية : En = - R.h.C / n2 إن قيمة n هي أيضاً مقياس لبعد الإلكترون الاحتمالي عن النواة , فالقيمة الأكبر لـ n تمثل الاحتمال الأكثر لوجود الإلكترون على مسافة أكبر عن النواة . ينطق عن الإلكترونات التي تملك ذات القيمة لـ n بأنها تكون في نفس الطبقة الإلكترونية Electron Shell .
عدد الكم الثانوي
Angular Momentum Quantum Number : ℓ=0,1,2,3,...n-1
يرمز له بـ ( ℓ ) ويأخذ القيم السليمة من الواحد إلى n-1 يمكن لإلكترونات طبقة رئيسية ما حتى تتوزع في طبقات فرعية Subshells . وتمتاز جميع طبقة فرعية بقيمة مختلفة للعدد الكمي الثانوي ℓ وبشكل مميز . فمن أجل الطبقة الرئيسية ذات الرقم n يمكن حتى يوجد n طبقة فرعية مختلفة , وتكون جميع طبقة فرعية لقاءة لإحدى قيم n من قيم ℓ المتنوعة ،وتقابل جميع قيمة لـ ℓ شكل مدار معين وتحدد قيمة n عدد الطبقات الفرعية الممكنة من أجل الطبقة الرئيسية ذات الترتيب n , لأن ℓ لا يمكن حتى تكون أكبر من (n-1) إلى غير ذلك فمن أجل (n=1) فإن القاعدة تخبرنا حتى ℓ يجب حتى تساوي الصفر والصفر فقط . لأن ℓ تملك قيمة واحدة عندما n=1 فإن وجود طبقة فرعيةواحدة فقطقد يكون ممكناً من أجل إلكترون مخصص للطبقة (n=1) . وعندما (n=2) فيمكن حتى تأخذ ℓ القيمة 0 أو1 ، ولأن قيمتين لـ ℓ الآنقد يكون ممكناً فإنه يوجد طبقتان فرعيّتان في الطبقة الإلكترونية (n=2) .
عدد الكم المغناطيسي
Magnetic Quantum Number : m=0,±1,±2,±3,...±ℓ
يحدد عدد الكم المغناطيسي إلى أيّ مدار في نطاق الطبقة الفرعية يخصص الإلكترون ؛ فالمدارات في الطبقة الفرعية تختلف فقط في توجهاتها في الفضاء وليس في شكلها. إن قيمة ℓ تحدد القيم السليمة المخصصة لـ m ، حيث يمكن لـ m حتى تتدرج بالقيم من (-ℓ) إلى (+ℓ) بما فيها القيمة 0 . عملى سبيل المثال:عندما (ℓ=2) فإن m تملك خمس قيم هي : -1،-0،2،+1،+2 إن عدد قيم m لطبقة فرعية ما ، والذي يساوي إلى (2?+1) , يعين عدد التوجهات التي تأخذها مدارات تلك الطبقة الفرعية .
عدد اللف الذاتي
±½ = Spin : s
بالإضافة إلى الأعداد الكمية الثلاثة السابقة فإنه يوجد عدد رابع يدعى بعدد اللف الذاتي الذي يحدد جهة دوران الإلكترون (دوران يميني أويساري) بحيث إذا تساوت الأعداد الكمية الثلاثة الأولى لإلكترون ، فإن العدد الرابع يفترض أن يختلف ليكون ½+ أو ½- .
تسمح لنا الأعداد الكمية الثلاثة (n, ℓ, m) بتحديد المدار لأي إلكترون . ولكن من أجل وصف الإلكترون في ذرة متعددة الإلكترونات بشكل تام ، فإنه يلزم عدد كمي إضافي هوعدد الكم السبيني . في حوالي 1920 تحقق الكيميائيون النظريون أنه بسبب تفاعل الإلكترونات مع الحقل المغناطيسي ، فيجب حتىقد يكون هناك خاصة إضافية لوصف البنية الإلكترونية للذرات . ولقد تم التحقق تجريبياً للتومن حتى الإلكترون يتصرّف كما لوأنه يملك مغزلاً , تماماً كما تملك الأرض مغزلاً . ولفهم هذه الخاصية وعلاقتها بالبنية الإلكترونية ، يجب فهم بعض الظواهر العامة للمغناطيسية .
المصادر
الكيمياء العامة للدكتور عدنان حبش في كلية الصيدلة جامعة دمشق
