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Werkstofftechnik 1 - Quantentheorie

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Werkstofftechnik 1

Quantentheorie

Zyklotron zur Untersuchung atomarer Teilchen
Zyklotron zur Untersuchung atomarer Teilchen

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Die obige Abbildung zeigt einen Teilchenbeschleuniger (Zyklotron) zur Untersuchung atomarer Teilchen

Die Quantentheorie ordnet jedem Elektron im Atom vier Quantenzahlen zu, die dessen Energiezustand eindeutig beschreiben. 

1. Hauptquantenzahl

2. Nebenquantenzahl

3. Magnetquantenzahl

4. Spinquantenzahl

Hauptquantenzahl

Die Hauptquantenzahl hat einen Wert zwischen 1-7 und geben Auskunft über die mittleren Energiezustände, bzw. die Elektronenschalen. In diesen Schalen sind die Nebenelektronenbahnen zusammengefasst. Es existieren n=7 Hauptschalen mit der Kennzeichnung:

K,L,M,N,O,P,Q - Die Kennzeichnung geht immer vom Kern aus. Jede Schale kann $ 2 n^2 $ Elektronen aufnehmen. Somit hat die K-Schale zwei Elektronen, die L-Schale bis zu 8 Elektronen, usw. 

Nebenquantenzahl

Die Nebenquantenzahl hat einen Wert zwischen l = 0,1,2,3,4....,n-1 und  charakterisiert die Abweichung von einer kugelsymmetrischen Ladungsverteilung infolge des Bahndrehimpulses. Die Elektronen mit l = 0, 1, 2, 3, n-1 bezeichnet man als s-Elektronen, p-Elektronen, d-Elektronen, f-Elektronen. Je nachdem welchen Wert l annimmt, können bis zu 2(2l + 1) Elektronen vorkommen. Somit sind maximal 2 s-Elektronen, 6 p-Elektronen, 10 d-Elektronen, usw. möglich. 

Magnetquantenzahl

Die Magnetquantenzahl m berücksichtigt den Einfluss auf die Elektronenenergie, welcher durch die Orientierung des Bahndrehimpulsvektors gegenüber einem äußeren Magnetfeld bestimmt ist. m kann jeden ganzzahligen zwischen -l und l annehmen. 

Spinquantenzahl

Die Spinnquantenzahl s berücksichtigt den Einfluss auf die Elektronenenergie, welcher durch den Spin (Eigenrotation) des Elektronen entstehenden Spindrehimpulses entsteht. Die Spinquantenzahl hat einen Wert zwischen $\ - \frac{1}{2} $ und $\ + \frac{1}{2} $.

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Die 4 Quantenzahlen ermöglichen eine genaue Kennzeichnung der unterschiedlichen Energiezustände von Elektronen und erlauben deren schematische Darstellung.