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 صحيحة , لكن قيمها لا يمكن أن تختار بشكل اعتباطي
• قيمها ليست متحولات خطرت ببال العلماء , وإنما هي نتيجة طبيعية لأفكار تدارسوها

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 عدد الكم الرئيسي

Principal Quantum Number : n=0,1,2,3,...n

يرمز له بـ ( n )و يأخذ هذا العدد القيم الصحيحة 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 . يقال 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 الصحيحة من الواحد إلى n-1 يمكن لإلكترونات طبقة رئيسية ما أن تتوزع في طبقات فرعية Subshells . وتمتاز كل طبقة فرعية بقيمة مختلفة للعدد الكمي الثانوي ℓ وبشكل مميز . فمن أجل الطبقة الرئيسية ذات الرقم n يمكن أن يوجد n طبقة فرعية مختلفة , وتكون كل طبقة فرعية مقابلة لإحدى قيم n من قيم ℓ المختلفة ،وتقابل كل قيمة لـ ℓ شكل مدار معين وتحدد قيمة n عدد الطبقات الفرعية الممكنة من أجل الطبقة الرئيسية ذات الترتيب n , لأن ℓ لا يمكن أن تكون أكبر من (n-1) وهكذا فمن أجل (n=1) فإن القاعدة تخبرنا أن ℓ يجب أن تساوي الصفر والصفر فقط . لأن ℓ تملك قيمة واحدة عندما n=1 فإن وجود طبقة فرعيةواحدة فقط يكون ممكناً من أجل إلكترون مخصص للطبقة (n=1) . وعندما (n=2) فيمكن أن تأخذ ℓ القيمة 0 أو 1 ، ولأن قيمتين لـ ℓ الآن 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 الصحيحة المخصصة لـ m ، حيث يمكن لـ m أن تتدرج بالقيم من (-ℓ) إلى (+ℓ) بما فيها القيمة 0 . فعلى 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 أو يساري) بحيث إذا تساوت الأعداد الكمية الثلاثة الأولى لإلكترون ، فإن العدد الرابع سوف 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 هو عدد الكم السبيني . في حوالي 1920 تحقق الكيميائيون النظريون أنه بسبب تفاعل الإلكترونات مع الحقل المغناطيسي ، فيجب أن يكون هناك خاصة إضافية لوصف البنية الإلكترونية للذرات . ولقد تم التحقق تجريبياً للتو من أن الإلكترون يتصرّف كما لو أنه 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