Número cuántico magnético

Número cuántico magnético

Hay un conjunto de números cuánticos asociados con los estados de energía del átomo. Los cuatro números cuánticos n, ℓ, m, s especifican el estado cuántico completo y único de un solo electrón en un átomo llamado su función de onda u orbital. La función de onda de la ecuación de onda de Schrödinger se reduce a las tres ecuaciones que cuando resolvió llevar a los tres primeros números cuánticos. Por lo tanto, las ecuaciones para los tres primeros números cuánticos están relacionados entre sí. El número cuántico magnético se presentó en la solución de la parte del azimut de la ecuación de onda, como se muestra a continuación.

El número cuántico magnético asociado con el estado cuántico se designa como m. El número cuántico m se refiere, vagamente, a la dirección del vector de momento angular. El número cuántico magnético m no afecta a la energía del electrón, sino que afecta a la nube de probabilidad. Dado un ℓ particular, m tiene derecho a ser cualquier número entero entre - ℓ hasta ℓ. Más precisamente, para un determinado momento orbital número cuántico ℓ (que representa el número cuántico azimutal asociados con el momento angular), hay 2 ℓ un número cuántico magnético m integral que van desde - ℓ a ℓ, que restringen la fracción del momento angular total a lo largo de el eje de cuantización de manera que se limitan a los valores de m. Este fenómeno se conoce como la cuantificación del espacio. Se ha demostrado por primera vez por dos físicos alemanes, Otto Stern y Walther Gerlach. Puesto que cada órbita electrónica tiene un momento magnético en un campo magnético de la órbita electrónica estará sujeto a un par que tiende a hacer que el vector \mathbf{L} paralela al campo. La precesión de la órbita electrónica en un campo magnético se llama la precesión de Larmor.

Para describir el campo magnético m número cuántico de comenzar con el momento angular de un electrón atómico, L, que está relacionada con su número cuántico ℓ por la siguiente ecuación:

\mathbf{L} = \hbar \sqrt {\ell (\ell +1)}

donde \hbar = h /2\pi es la reducción constante de Planck. La energía de una onda es la frecuencia multiplicada por la constante de Planck. Esto provoca que la onda de visualización de partículas como paquetes de energía llamados cuantos. Para mostrar cada uno de los números cuánticos en el estado cuántico, las fórmulas para cada número cuántico incluyen constante reducida de Planck, que sólo permite que los niveles de energía en particular o discretos o cuantizados.

Para mostrar que sólo ciertas cantidades discretas de momento angular se les permite, ℓ tiene que ser un número entero. El número cuántico m se refiere a la proyección del momento angular para una dirección dada, convencionalmente se llama la dirección z. Lz, la componente del momento angular en la dirección z, viene dada por la siguiente fórmula:

\mathbf{L_z} = m \hbar.

Otra manera de plantear la fórmula para el número cuántico magnético (m_l = - \ell, - \ell + 1 ,..., 0, ..., \ell - 1, \ell) es el valor propio, Jz = m ℓ h / 2π.

Cuando el número cuántico ℓ es el subnivel, el número m magnética representa el número de valores posibles de los niveles de energía disponible de ese subshell como se muestra en la tabla de abajo. Relación entre números cuánticos Valores Número orbital de valores para m

Relationship between Quantum Numbers
Orbital Values Number of Values for m
s \ell=0,\quad m=0 1
p \ell=1,\quad m=-1,0,+1 3
d \ell=2,\quad m=-2,-1,0,+1,+2 5
f \ell=3,\quad m = -3,-2,-1,0,+1,+2,+3 7
g \ell=4,\quad m = -4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4 9

El número cuántico magnético determina el cambio de energía de un orbital atómico, debido a un campo magnético externo, de ahí el nombre de número cuántico magnético (efecto Zeeman).

Sin embargo, el actual momento dipolar magnético de un electrón en un orbital atómico llega no sólo desde el momento angular de electrones, sino también desde el espín del electrón, expresada en el número cuántico de spin.


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