Jak pochopit a používat kvantová čísla v chemii?

Hm, jak pochopit kvantová čísla… Atomové obaly jsou spíš doménou těch podezřelých odpadlíků, kteří opustili vznešenou cestu matematiky (nebo alespoň fyziky) a zaprodali se všelijakému bublání v Erlenmayerových baňkách, destilování a vůbec podobným zhůvěřilostem, na které hledí vytřeštěným zakaleným zrakem, schovaným pro jistotu za sklem digestoře a ochranným obličejovým krytem, ve víbůh od čeho flekatých laboratorních plášťích, trousíc přitom věci z kapes děrami vypálenými od žíravin! A pak machrují, že bez jejich (často smrduté a jedovaté) lučby by ten chlast a viagra nebyly, no. Takže jsem v pokušení odpověď přenechat jednomu místnímu známému ALL CHEMISTOVI, který jen ÚPLNOU NÁHODOU přežil své vlastní činné/aktivní období, aniž by si vyleptal oči do slepa nebo se alespon POŘÁDNĚ přiotrávil. ;) :D :D

Ale protože elektron je elementární částice (a když se zrovna nefláká někde v elektronovém obalu pro zvrácené potěšení šílených lučebníků), patří pochopitelně především do stáje fyziky, pokusím se to ozřejmit i já NEJKRÁSNĚJŠÍ, NEJÚŽASNĚJŠÍ, NEJSVĚLEJŠÍ a vůbec Aliendrone! ;) :) :D

Takže – jistě víš, že energie je kvantována (nemůže nabývat libovolných hodnot, nýbrž se mění skokově > Planckova konstanta/násobky) Tzn. že elektrony zachycené jádrem se nemůžou pohybovat kolem něj libovolně, nýbrž na přesně stanovených drahách. (slupkách) Přirozeně se snaží zaujmout co nejnižší energetcký stav. Dále snad víš, že elektron patří mezi fermiony – tedy nesnášenlivé částice, tzn. že na dané dráze popsané konkrétními kvantovými čísly se vyskytuje vždy JEDINÝ elektron. Neexistuje, aby 2 elektrony měly stejná VŠECHNA kvantová čísla v daném atomovém obalu, no.

Takže přeskakuji „n“, když je ti jasné a přejdu rovnou k vedlejšímu kvantovému číslu „l“. Zjednodušeně „l“ popisuje jak ten orbital vypadá, s-orbital je kulový, p-orbital jsou takové činky atd. > definice > https://cs.wi­kipedia.org/wi­ki/Vedlej%C5%A1%C­3%AD_kvantov%C3%A9_%C­4%8D%C3%ADslo

Magnetické kvantové číslo „m“ ti v jednoduchosti popisuje, kolik elektronů do orbitalu můžeš nacpat.Tzn. že když je „l“ 2 [tedy d-orbital], tak „m“ nabývá celočíselných hodnot intervalu ← 2,2> (včetně NULY!) > tedy 5 možností, což znamená 10 elektronů a proč dvojnásobek? Protože ještě existuje spin! Definice „m“ > https://cs.wi­kipedia.org/wi­ki/Magnetick%C3%A9_kvan­tov%C3%A9_%C4%8D%C3%AD­slo

Spin „s“ je vnitřní moment hybnosti částice, často se to přirovnává k rotaci, ale přirovnání to je pitomé. Jistě víš, že elektron (jako ostatně vše v kvantovém světě) má SOUČASNĚ dvojí povahu – částicovou a vlnovou. Jednou se chová jako částice, jindy jako vlna. Tak třeba s-orbital (tvar koule) znamená, že jednak to může být celý elektron (nebo dva!), druhak že někde v jeho prostoru se nachází elektron (se tam „nějak mrská“, nechci zabíhat do Heisenbergových relací neurčitosti, abych to zbytečně nedramatizoval, prostě to mrskání je spin) – záleží na úhlu pohledu. A protože spin nabývá hodnot celých nebo polocelých násobků REDUKOVANÉ Planckovy konstanty [u elektronu je to VŽDY polocelý – tedy (1/2), popřípadě( –1/2)], znamená to, že jestliže máme elektron v s-orbitalu, vleze se tam ještě jeden, ale s OPAČNÝM spinem (prostě se mrská opačně, než ten první)! A tím je vymalováno, protože vedlejší kvantové číslo pro s-orbitlal je 0, tzn. JEDINÁ hodnota mag. kvantového čísla a ta nám říká, že na jedinou hodnotu připadnou 2 elektrony s OPAČNÝMI spiny a NIC VÍC DALŠÍHO se tam nevleze (pochopitelně – elektrony jsou nesnášenlivé fermiony). A když přitachtí další elektron, má smůlu, je OBSAZENO, hledej si bydlení „o patro výš“! definice > https://cs.wi­kipedia.org/wi­ki/Spinov%C3%A9_kv­antov%C3%A9_%C­4%8D%C3%ADslo

Samozřejmě to jsou všechno jenom příměry pro lepší pochopení a i když má třeba p-orbital tvar připomínající činku (resp. 3 navzájem kolmé činky), tak zkus
breptat profesorovi něco o činkách – poletíš takovým fofrem, že ti shoří zápočťák!! Od toho ti vkládám odkazy na defince!

A k čemu je to vlastně dobrý? No právě ty tvary orbitalů a elektronové konfigurace určují to, jak se k sobě budou atomy „lepit“, když se sloučí do molekuly. Jistě víš, že třeba molekula vody (i když je elektricky neutrální) je polární molekoulou. Tedy na jednom konci je větší pozitivní náboj, na druhém negativní a to je tím, že atomy vodíku se připlácnou k atomu kyslíku jakoby „na jedné straně“ a tím, že „přenechají“ své elektrony kyslíku, stanou se z nich dva pozitivně nabité hrbolky (protože vodík bez elektronu je v podstatě jen proton – izotopy do toho tahat nebudeme – a protony jsou kladně nabité) No a na opačné straně molekuly se musí nahromadit ZÁPORNÝ potenciál, to je logické. A díky těmto potenciálům je voda polární (a tak moc dobré) rozpouštědlo – a vše to má svůj původ v kvantových číslech – tedy tvarech a obsazeních orbitalů, díky kterým se „připlácly“ atomy vodíku ke kyslíku na jedné straně, no. To je asi tak ode mne celé.

Zbytek o tom ať ti vyvětlí zdejší zločinec, sukničkář, palírenský a destilační derviš KEPLER, protože to je JEHO parketa – já do toho jen fušuji! ;) :D :D

Pro 90% lidí, kteří se nezabývají chemií je to celkem zbytečné vědět a ze zbývajících 10%, pokud si představíme že to jsou lidi s chemickým vzděláním to bude zabývat pouhých 10 %. Ale co to je? Je to určitá snaha zapsat elektronovou konfiguraci atomů tak, aby atom vykazoval nejnižší energii. Podle hlavního kvantového čísla, které nabývá hodnot vyjádřený přirozeným číslem, existuje vedlejší kvantové číslo, které nabývá hodnot od 0 až do hodnoty hlavního kvantového čísla, zmenšeného o 1, ale prakticky se nepoužívají čísla, ale označení pomocí písmen, které určují spektrální vlastnosti. Navíc v magnetickém poli se štěpí na vrstvy a v každé vrstvě mohou být dva elektrony lišící se spinem.