Quantenzahlen und Energieniveau-Schema

Quantenzahlen

Zur Beschreibung der Spektren von Mehrelektronensystem reichte die Hauptquantenzahl n nicht aus. Deshalb wurden nach und nach drei weitere Quantenzahlen eingeführt, so dass sich folgendes System aus Quantenzahlen ergibt:

1. Die Hauptquantenzahl n, die von 1 in ganzahligen Schritten hochgezählt wird.
Sie steht für die Bahnnummer.
2. Die Nebenquantenzahl l, die von 0 bis n-1 läuft.
Sie stand ursprünglich für die Form der Ellipse. Später konnte sie mit Hilfe der Schrödingergleichung ermittelt werden.
l=0 wird als s, l=1 als p, l=2 als d und l=3 als f bezeichnet. 3. Die magnetische Quantenzahl m, die von -l über 0 bis +l läuft.
Sie wurde benötigt um die Aufspaltung von Spektralllinien in Magnetfeldern erklären zu können. 4. Die Spinquantenzahl s, die nur die Werte +1/2 und -1/2 annehmen kann.
Mit ihr konnte das Auftreten von Doppellinien in Spektren erklärt werden. Sie steht anschaulisch für die Eigendrehung des Elektrons um seine Achse.
Wer schickt mir als erster eine Tabelle mit den Kombinationsmöglichkeiten?

Mit den ersten drei Quantenzahlen beschreibt man Orbitale. Als Bezeichnung für die Nebenquantenzahl wurde aus historischen Gründen folgende Zuordnung herangezogen:
l=0 wird als s, l=1 als p, l=2 als d und l=3 als f bezeichnet.

Das 2s-Orbital bedeutet also, dass die Hauptquantenzahl n = 2 ist und die Nebenquantenzahl l = 0 ist. Damit ist die magnetische Quantenzahl m automatisch (nach obigen Regeln) ebenfalls 0.

Energieniveau-Schema

Tragt man die Orbiltale nach ihren Enegieen in ein Energiediagramm ein, so ergibt sich das Energieniveau-Schema:

Energetische Abfolge der Orbitale