Кіріспе
Кванттық механикада азимуттық кванттық сан – атомдық орбитальдың орбитальдық бұрыштық импульсін анықтайтын және орбитальдың бұрыштық пішінінің ерекшеліктерін сипаттайтын кванттық сан. Азимуттық кванттық сан – электронның бірегей кванттық күйін сипаттайтын кванттық сандар жиынтығының екіншісі (басқалары – негізгі кванттық сан n, магниттік кванттық сан және спиндік кванттық сан). Негізгі кванттық сан n (электрон қабығы) берілген мәні үшін ℓ-нің мүмкін мәндері 0-ден n-1-ге дейінгі бүтін сандар болып табылады. Мысалы, n=1 қабығында тек ℓ=0 орбитальдары, ал n=2 қабығында ℓ=0, ℓ=1 орбитальдары болады. ℓ-нің берілген мәні үшін магниттік кванттық санның мүмкін мәндері -ℓ-ден +ℓ-ға дейінгі, 0-ны қоса, бүтін сандар болып табылады. Сонымен қатар, спиндік кванттық сан екі түрлі мән қабылдай алады. ℓ-нің белгілі бір мәнімен байланысты орбитальдар жиынтығы кейде жиынтық түрде субқабық деп аталады. Алғашында тек оқшауланған атомдар үшін қолданылған атомдық орбитальдар, газдар, сұйықтықтар және қатты денелер сияқты қосылыстардағы электрондардың конфигурациясында маңызды рөл атқарады. Кванттық сан ℓ әр атомның айналасындағы әртүрлі орбитальдар үшін сфералық гармоникалардың бұрыштық тәуелділігі арқылы осы рөлде маңызды болып табылады.
In quantum mechanics, the azimuthal quantum number ℓ is a quantum number for an atomic orbital that determines its orbital angular momentum and describes aspects of the angular shape of the orbital. The azimuthal quantum number is the second of a set of quantum numbers that describe the unique quantum state of an electron (the others being the principal quantum number n, the magnetic quantum number , and the spin quantum number ). For a given value of the principal quantum number n (electron shell), the possible values of ℓ are the integers from 0 to 1=n − 1. For instance, the 1=n = 1 shell has only orbitals with , and the 1=n = 2 shell has only orbitals with , and
For a given value of the azimuthal quantum number ℓ, the possible values of the magnetic quantum number are the integers from to , including 0. In addition, the spin quantum number can take two distinct values. The set of orbitals associated with a particular value of ℓ are sometimes collectively called a subshell. While originally used just for isolated atoms, atomic like orbitals play a key role in the configuration of electrons in compounds including gases, liquids and solids. The quantum number ℓ plays an important role here via the connection to the angular dependence of the spherical harmonics for the different orbitals around each atom.
Номенклатура
"Азимуттық кванттық сан" термині Арнольд Сомерфельд 1915 жылы атомдық спектрлердің энергия құрылымын сипаттау үшін арнайы түрде енгізді. Бұл санның, ℓ, атомның кванттық моделі арқылы орбиталық бұрыштық импульстің квантталуынан туындайтыны кейін ғана түсінілді. Кейбір оқулықтар мен ISO стандарты 80000 10:2019 ℓ-ны орбиталық бұрыштық импульс кванттық саны деп атайды. Атомның энергия деңгейлері сыртқы магнит өрісінде оның мәніне тәуелді болғандықтан, оны кейде магниттік кванттық сан деп те атайды. Бір бөлшектің орбиталық бұрыштық импульсін көрсету үшін кіші әріпті ℓ қолданылады, ал бірнеше бөлшектен тұратын жүйе үшін үлкен әріпті L қолданылады. Сондай-ақ электронды энергия жоғалту спектроскопиясында қолданылады. (Белгілеу тәсілі сәл өзгеше, рентгендік белгілеуде K, L, M әр түрлі электрондық күйлерден шығу үшін қолданылады.) Бұрыштық импульс кванттық сандары электрондық күйлер Кохн-Шам тығыздық функционалдық теориясы немесе Гаусс орбиталдары сияқты әдістермен сипатталғанда да қолданылады. Мысалы, кремнийде жартылай өткізгіш құрылғыларда қолданылатын электрондық қасиеттер әр атомның ортасында орналасқан p-тәрізді күйлерге байланысты, ал өтпелі металдардың көптеген қасиеттері d-тәрізді күйлерге байланысты.
Тарих
Азимуттық кванттық сан атомның Бор моделінен алынып, Арнольд Зоммерфельдпен ұсынылды. Бор моделі Резерфорд атомдық моделімен үйлесімде, атомдардың спектроскопиялық талдауынан туындады. Ең төменгі кванттық деңгейдің бұрыштық импульсі нөлге тең екені анықталды. Нөлдік бұрыштық импульсі бар орбиталар бір өлшемде тербелісті зарядтар ретінде қарастырылып, «маятник» орбиталары деп сипатталды, бірақ табиғатта кездеспеді. Үш өлшемде орбиталар ядродан өтетін түйіндері жоқ шар тәрізді болады, бұл (ең төменгі энергия күйінде) бір үлкен шеңберде тербелетін секіргіш арқанға ұқсас.