화학 33, 양자 번호는 일련의 중첩된 관계에 의해 서로 연관

몇년 후 영국의 물리학자 에드먼드 스토너는 수소와 다른 원자들의 스펙트럼에 대한 좀 더 세밀한 세부 사항들을 명시하기 위해서는 세번째 양자 수치가 필요하다는 것을 발견했습니다. 그러다가 1924년에 오스트리아에서 태어난 이론가 볼프강 폴리는 네번째 양자 숫자의 필요성을 발견했습니다. 전자는 특별한 각운동의 두가지 가치 중 하나를 채택하는 개념으로 확인되었습니다. 이 새로운 종류의 운동은 전자가 태양 주위를 도는 동안 지구가 축을 중심으로 회전하는 것과 같은 방식으로 문자 그대로 회전하지 않음에도 불구하고 결국 전자'스핀'이라고 불렸다.
네개의 양자 번호는 일련의 중첩된 관계에 의해 서로 연관되어 있다. 세번째 양자 숫자 값의 범위는 두번째 양자 숫자의 값에 따라 달라지며, 두번째 양자 숫자는 첫번째 양자 숫자의 값에 따라 달라집니다. 폴리의 네번째 양자 수는 다른 세개의 양자 수 값과 상관 없이+1/2또는-1/2의 값을 채택할 수 있기 때문에 조금 다르다. 특히 네번째 양자 숫자의 중요성은, 그것의 도착이 왜 각각의 전자 껍질이 핵에 가장 가까운 껍질로 시작하여 특정 수의 전자를 포함할 수 있는지에 대한 좋은 설명을 제공했다는 것이다.
이 계획은 이렇게 진행된다. 첫번째 양자 번호 n은 1로 시작하는 모든 적분 값을 채택할 수 있습니다. 라벨 1에 주어진 두번째 양자 번호는 n의 값과 관련된 다음 값 중 하나를 가질 수 있다.
예를 들어 n=3인 경우에는 값 2,1또는 0을 사용할 수 있습니다. ml라는 라벨이 붙은 세번째 양자 번호는 두번째 양자 번호의 값과 관련된 값을 다음과 같이 채택할 수 있습니다.
예를 들어, l=2인 경우 ml의 가능한 값은 다음과 같습니다.
마지막으로 ms로 표시된 네번째 양자 숫자는+1/2또는-1/2의 두개의 가능한 값만 취할 수 있습니다. 따라서 원자의 특정 전자를 설명하는 데 사용되는 4개 양자 숫자에 관련된 값의 계층이 있다(그림 25).
각 쉘의 총 전자 수를 설명하기 위한 4개의 양자 숫자 조합.
이 계획의 결과로 세번째 껍질이, 예를 들어, 총 18개의 전자를 포함할 수 있는 이유가 분명하다. 쉘 번호로 주어진 첫번째 양자 번호가 3이면 세번째 셀에는 총 2×(3)2또는 18전자가 있습니다. 두번째 양자 번호 l은 2,1또는 0의 값을 취할 수 있다. 각 l값은 가능한 ml의 수를 생성하며, 네번째 양자 수는 1/2또는-1/2의 값을 채택할 수 있으므로 각 값에 2의 인수를 곱합니다.
그러나 세번째 껍질이 18개의 전자를 포함할 수 있다는 사실이 왜 주기적인 시스템의 일부 기간이 18개의 장소를 포함하고 있는지를 엄격히 설명해 주지는 않는다. 전자 껍질이 엄격하게 순차적으로 채워졌을 경우에만 이 사실에 대한 엄격한 설명이 될 것이다. 비록 전자 껍질이 순차적인 방법으로 채워짐으로써 시작되지만, 이것은 원소 번호 19또는 칼륨으로 시작하는 경우를 중단합니다. 구성은 두개의 전자를 포함할 수 있는 1s궤도에서 시작하여 다른 두개의 전자로 채워진 2s궤도로 이동합니다. 그리고 나서 모두 합쳐서 6개의 전자를 포함하고 있는 2개의 궤도가 온다. 이 과정은 구성이 가능한 요소 18, 아르곤까지 예측 가능한 방식으로 계속된다.
다음 요소인 19번 칼륨의 구성은 다음과 같을 것으로 예상할 수 있습니다.
여기서 최종 전자는 3d로 표시된 다음 하위 셀을 차지합니다. 이것은 이 시점까지 패턴이 핵으로부터 증가하는 거리에서 다음으로 이용 가능한 궤도에 차별화된 전자를 추가하는 것 중 하나였기 때문에 예상될 수 있다. 그러나, 실험적인 증거는 칼륨의 구성이 다음과 같아야 한다는 것을 보여 줍니다.
비슷하게, 원소 20의 경우, 칼슘, 새로운 전자 또한 4번째 궤도에 진입한다. 하지만 다음 요소인 21번 스칸듐에서는 구성이 일반적으로 다음과 같다고 생각했다(8장 참조).