Електронні стани атомів, енергетичні стани молекул і кристалів

У 1928-1930 р. була закінчена квантова теорія випромінювання, яка базується на теорії Планка, Ейнштейна, Бора, закінчуючи Діраком. Властивості найважливіші для квантових систем: внутрішня енергія, тобто енергія, яка не пов’язана з рухом системи як одного цілого, вона може приймати тільки визначені дискретні значення енергії, які визначаються рішенням відповідних рівнянь Шредінгера. Сукупність можливих для даної квантової механічної системи енергетичних рівнів називається енергетичним спектром. Стан з найменшою енергією, який є найбільш стабільний і стійкий називається основним. Всі інші стани, яким відповідає більша енергія називаються збудженими. Якщо на систему не діють зовнішні фактори то всі стани є основними то система називається не збудженою. Якщо декілька збуджених станів мають одну і ту ж внутрішню енергію, то такі стани називаються виродженими. Ступінь вродженості характеризується статистичною вагою g і дорівнює числу станів, які відповідають даному енергетичному рівню. Миттєвий перехід між рівнем Е_j та Е_k називається квантовим переходом. У випадку якщо Е_j> ніж Е_k система віддає енергію при чому вона віддає енергію, яка дорівнює

У випадку якщо система поглинає енергію

Квантовий перехід, який супроводжується поглинанням або випромінюванням фотона називається оптичним. Енергія фотона визначається

– співвідношенням Бора. Характер рівнянь, який відповідає квантовій системі називається рівнянням Шредінгера. Для рішення цього рівняння вводяться квантові числа m; l; ml; ms; s, які визначають власні стани атома водню. Для молекул електронні рівні характеризують квантовим числом s воно визначає абсолютну величину повного спінового моменту всіх електронів.

Стан електронів в атомі визначається чотирма квантовими числами.

Електрон, який під час руху утворює сферичну електронну хмару називається S-електроном.

Електрон, який під час руху утворює сферичну гантелеподібну електронну хмару називається Р-електроном.

Електрон, який під час руху утворює електронну хмару у вигляді розетки називається d-електроном.

S-орбіталь p-орбіталь d-орбіталь f-орбіталь

Стан електрона в атомі характеризує головне квантове число n і набуває позитивних цілих значень 1,2,3,4…, воно характеризує запас енергії електрона на орбіта лі.

Орбітальне квантове число характеризує запас енергії на даному підрівні і визначає форму електронної хмари; набирає значення від 0 до n-1.

Магнітне квантове число характеризує положення електрону в просторі і визначає енергію орбіта лі в просторі.

Також стан електрона в атомі визначає спінове квантове число.