Quantenzahl
Englisch: quantum number
1. Definition
Quantenzahlen beschreiben wellenmechanische Eigenschaften von Elektronen innerhalb eines Atoms. Quantenzahlen sind von großer Bedeutung, um die Elektronenkonfiguration von Atomen adäquat zu beschreiben.
2. Einteilung
2.1. Hauptquantenzahl
Die Hauptquantenzahl, abgekürzt mit dem Buchstaben "n" beschreibt die Schale, auf welcher sich ein Elektron befindet. Diese Schale ist in etwa mit denen des Bohr-Atommodells vergleichbar. Es können ganzzahlige Werte von n = 1, 2, 3... angenommen werden. Mit der Größe der Hauptquantenzahl nehmen sowohl der Abstand des Elektrons vom Atomkern als auch die Energie zu.
2.2. Nebenquantenzahl
Die Nebenquantenzahl, abgekürzt mit dem Buchstaben "l" beschreibt die Symmetrie der Unterschalen der jeweiligen Hauptschalen n. Es können ganzzahlige Werte von l = 0, 1, 2... angenommen werden, wobei die Anzahl der Unterschalen gerade der Hauptquantenzahl entspricht. Für n = 1 existiert demnach eine Unterschale, für n = 2 existieren zwei usw. Häufig werden anstatt der numerischen Kennzeichnung die Buchstaben s, p, d, f,...verwendet, welche die Form der Unterschalen beschreiben ("sharp", "principal", "diffuse", "fundamental") wobei s = 0, p = 1, d = 2, usw.
2.3. Magnetquantenzahl
Die Magnetquantenzahl, abgekürzt mit dem Buchstaben "m" beschreibt die Orientierung der Orbitale im Raum. Da die Magnetquantenzahl von der Nebenquantenzahl abhängt, kann diese nur werte von -l, 0 oder +l annehmen. Betrachtet man bespielsweise die p-Orbitale, so kann die Magnetquantenzahl die Werte -1, 0 und 1 annehmen. Es existieren also drei p-Orbitale, welche je nach Magnetquantenzahl einer Ebene im Raum zugeteilt werden.
2.4. Spinquantenzahl
Die Spinquantenzahl, abgekürzt mit dem Buchstaben "s" beschreibt den Eigendrehimpuls des Elektrons. Jedes Elektron besitzt einen gerichteten Spin, welcher die Werte von -1/2 oder +1/2 annehmen kann. Da sich Elektronen in einem Atom nach dem Pauli-Prinzip mindestens in einer Quantenzahl unterscheiden müssen, dürfen keine zwei Elektronen in einer Unterschale den gleichen Spin besitzen.