Kvantu skaitļi

Viena valences elektrona orbitāles 1s, 2p, 3d, 4f gadījumos.

Kvantu skaitļi ir lielumi kvantu fizikā un ķīmijā, kas raksturo sistēmas iespējamos stāvokļus. Ūdeņradim un citiem atomiem ar vienu valences elektronu nepieciešami četri kvantu skaitļi:

• Galvenais kvantu skaitlis $n$- nosaka elektronu potenciālo enerģiju un attālumu no kodola. Maksimālais iespējamais elektronu skaits N katrā līmenī ir $N=2n^2$;
• Orbitālais kvantu skaitlis $l$- nosaka elektronu orbitāles formu. Vērtības ir robežās no 0 līdz $(n-1)$. Maksimālais iespējamais elektronu skaits konkrētajā apakšlīmenī ir $N=2(2l+1)$;
• Magnētiskais kvantu skaitlis $m_l$- nosaka orbitāļu orientāciju telpā, jeb cik dažādos veidos attiecīgās orbitāles var telpā atrasties. Tas var pieņemt vērtības $m_l$ = no $-l$ līdz $+l$, jeb $m_l$ = $-l$, $(-l+1)$, ..., 0, ..., $(+l-1)$, $+l$;
• Spina kvantu skaitlis $s$- nosaka elektrona rotāciju ap savu asi. Iespējamās vērtības ir -1/2 un +1/2, kas atbilst pulksteņrādītājvirzienam un pretēji tam.

Lai raksturotu citas sistēmas, nepieciešami citi kvantu skaitļi. Piemēram, subatomiskajiem kvarkiem nepieciešams ieviest to tipu: U kvarks, D kvarks, S kvarks, C kvarks, B kvarks, T kvarks, kuriem klasiskajā fizikā nav analoga.

Pēc Pauli aizlieguma principa diviem elektroniem kādā sistēmā nedrīkst būt tā pati kopa ar kvantu skaitļiem.