Définition du nombre quantique

Un nombre quantique est une valeur utilisée pour décrire les niveaux d'énergie disponibles pour les atomes et les molécules. Un électron dans un atome ou un ion a quatre nombres quantiques pour décrire son état et fournir des solutions à l'équation d'onde de Schrödinger pour l'atome d'hydrogène.

Il existe quatre nombres quantiques:

• n - nombre quantique principal: décrit le niveau d'énergie
• ℓ - nombre quantique de moment azimutal ou angulaire: décrit le sous-shell
• m_ℓ ou m - nombre quantique magnétique: décrit l'orbitale de la sous-coque
• m_s ou s - nombre quantique de spin: décrit le spin

Valeurs des nombres quantiques

Selon le principe d'exclusion de Pauli, deux électrons dans un atome ne peuvent pas avoir le même ensemble de nombres quantiques. Chaque nombre quantique est représenté par un demi-entier ou une valeur entière.

• Le nombre quantique principal est un entier qui est le numéro de la coquille de l'électron. La valeur est 1 ou supérieure (jamais 0 ou négative).
• Le nombre quantique de moment angulaire est un entier qui est la valeur de l'orbitale de l'électron (par exemple, s = 0, p = 1). ℓ est supérieur ou égal à zéro et inférieur ou égal à n-1.
• Le nombre quantique magnétique est l'orientation de l'orbitale avec des valeurs entières allant de -ℓ à ℓ. Ainsi, pour l'orbitale p, où ℓ = 1, m pourrait avoir des valeurs de -1, 0, 1.
• Le nombre quantique de spin est une valeur demi-entier qui est soit -1/2 (appelé "spin down") soit 1/2 (appelé "spin up").

Exemple de nombre quantique

Pour les électrons de valence externe d'un atome de carbone, les électrons se trouvent dans l'orbitale 2p. Les quatre nombres quantiques utilisés pour décrire les électrons sont n = 2, ℓ = 1, m = 1, 0 ou -1 et s = 1/2 (les électrons ont des spins parallèles).

Pas seulement pour les électrons

Bien que les nombres quantiques soient couramment utilisés pour décrire les électrons, ils peuvent être utilisés pour décrire les nucléons (protons et neutrons) d'un atome ou de particules élémentaires.