Kvantové číslo

Kvantové číslo je diskrétny alebo spojitý index, ktorý určuje možné hodnoty fyzikálnych veličín charakterizujúcich kvantový stav systému v kvantovej teórii, teda inými slovami charakterizuje niektorý zo stavov mikrofyzikálneho systému (napríklad atómu, elementárnej častice, molekuly a pod.) možných podľa kvantovej teórie. Spravidla ide o celé alebo polocelé číslo (n alebo n+1/2).

Na jednoznačný opis spomínaného systému treba uviesť úplnú sadu kvantových čísiel (meraných súčasne). Počet kvantových čísiel pre daný systém zodpovedá počtu stupňov voľnosti systému.

Na opis jednotlivého elektrónu v atómovom obale sa používajú 4 kvantové čísla (pozri nižšie), na opis celého atómového obalu zas existujú ekvivalentné iné kvantové čísla. Na opis molekúl sa používajú napr. tzv. rotačné kvantové čísla. Na opis typov elementárnych častíc sa používajú tzv. vnútorné kvantové čísla.

Kvantové čísla jednotlivého elektrónu

Príkladom kvantových čísiel sú 4 kvantové čísla, ktoré charakterizujú orbitály atómov, teda opisujú energetické hladiny jednotlivých elektrónov v obale atómu. Sú výsledkom príslušnej Schrödingerovej rovnice.

Sú to:

Hlavné kvantové číslo

Hlavné kvantové číslo označujeme písmenom n. (n = 1, 2,3,4,... ) Udáva nám číslo vrstvy, v ktorej je elektrón umiestnený, teda určuje energiu elektrónov v atóme. Ak je atóm v základnom stave, elektróny majú najnižšiu energiu. Ak je atóm v excitovanom (vzbudenom) stave, dodaním energie elektróny prechádzajú do stavu s vyššou energiou.

Vedľajšie kvantové číslo

Označujeme ho písmenom l. (l=0,1,2,...,(n-1)) Udáva nám druh (tvar) orbitálu, v ktorom je elektrón umiestnený a energiu daného orbitálu. Existuje viacero druhov orbitálov - s, p, d, f,g,h.... Každý z nich má odlišný tvar.

Magnetické kvantové číslo

Označujeme ho písmenom m. (m = -l, -(l-1),...,l ) Určuje projekciu dráhového magnetického momentu do predpísaného smeru. Umiestnením atómu do silného magnetického poľa sa štiepia spektrálne čiary, pretože elektróny sa líšia obsahom energie. Na tej istej vrstve existuje niekoľko orbitálov toho istého druhu. Magnetické kv. č. nám určuje, o ktorý z nich ide (určuje priestorové rozloženie atómového orbitálu).

Spinové kvantové číslo

Označované písmenom s. (s = +1/2,-1/2) Rozlišuje kvantový smer rotácie elektrónu okolo svojej osi-spinu. Keďže v každom orbitále je miesto pre dva elektróny, spinové kv. č. nám udáva o ktorý z nich ide.