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Quelle est la relation entre le nombre quantique principal 𝑛 et le nombre total d’orbitales ?
Les nombres quantiques sont un ensemble de quatre nombres qui nous aident à décrire un électron dans un atome. Le premier nombre quantique est le nombre quantique principal, qui est le sujet de cette question. Ce nombre quantique nous indique le niveau d’énergie ou la couche occupée par l’électron, aussi petit que la taille d’une orbitale atomique. Le nombre quantique principal peut être n’importe quel nombre entier compris entre un et sept.
Les trois autres nombres quantiques décrivent plus en détail un électron dans un atome. Le nombre quantique suivant est le nombre quantique secondaire, qui décrit le type d’orbitale atomique, c’est-à-dire s’il s’agit d’une orbitale atomique de type s, p, d ou f. 𝑚 indice 𝐿 est le nombre quantique magnétique, qui décrit l’orientation de l’orbitale atomique dans l’espace. Et enfin, nous avons le nombre quantique magnétique de spin. Ce nombre quantique détermine l’état de spin d’un électron dans une orbitale atomique.
Dans cette question, nous devons déterminer la relation entre le nombre quantique principal et le nombre total d’orbitales. Au fur et à mesure que le nombre quantique principal augmente, le nombre d’orbitales augmente. Dans la première couche, il y a une seule orbitale s. Dans la deuxième couche, il y a une orbitale s ainsi que trois orbitales p. Dans la troisième couche, il y a une orbitale s, trois orbitales p et cinq orbitales d. Il y a donc une orbitale dans la première couche, quatre orbitales dans la deuxième et neuf orbitales dans la troisième. Donc, quelle est la relation entre ces nombres ?
Eh bien, trois au carré est égal à neuf, deux au carré est égal à quatre, et un carré est également égal à un. Il semble donc que la relation entre le nombre quantique principal 𝑛 et le nombre total d’orbitales soit 𝑛 au carré.