Imaginez si l'anglais n'avait pas de mots pour décrire «grand» ou «petit», «rond» ou «carré», «horizontal» ou «vertical». La communication serait au mieux gênante et les malentendus abondent. Les physiciens ont également besoin de termes pour décrire la taille, la forme et l'orientation des orbitales d'électrons dans un atome. Mais au lieu d'utiliser des mots, ils utilisent des chiffres appelés nombres quantiques. Chacun de ces nombres correspond à un attribut différent de l'orbitale, ce qui permet aux physiciens d'identifier l'orbitale exacte dont ils veulent discuter. Ils sont également liés au nombre total d'électrons qu'un atome peut contenir si cette orbitale est sa coquille externe ou de valence.
Soustrayez 1 du premier, ou principe, nombre quantique. Puisque les orbitales doivent se remplir dans l'ordre, cela indique le nombre d'orbitales qui doivent déjà être complètes. Par exemple, un atome avec les nombres quantiques 4,1,0 a un nombre quantique principal de 4. Cela signifie que 3 orbitales sont déjà pleines.
Ajouter le nombre maximum d'électrons que chaque orbitale complète peut contenir. Notez ce numéro pour une utilisation ultérieure. Par exemple, la première orbitale peut contenir deux électrons; le second, huit; et le troisième, 18. Par conséquent, les trois orbitales combinées peuvent contenir 28 électrons.
Identifiez le sous-shell représenté par le second, ou le nombre quantique angulaire. Les chiffres de 0 à 3 représentent les sous-couches «s», «p», «d» et «f», de manière réciproque. Par exemple, 1 identifie un sous-shell "p".
Ajouter le nombre maximum d'électrons que chaque sous-coque précédente peut contenir. Par exemple, si le nombre quantique indique un sous-shell "p", ajoutez les électrons dans le sous-shell "s" (2).
Ajouter ce nombre aux électrons contenus dans les orbitales inférieures. Par exemple, 28 + 2 = 30.
Déterminer combien d'orientations de la sous-couche sont possibles en déterminant la gamme de valeurs légitimes pour le troisième, ou le nombre quantique magnétique. Si le nombre quantique angulaire est égal à "l", le nombre quantique magnétique peut être n'importe quel nombre entre "l" et "-l" inclus. Par exemple, lorsque le nombre quantique angulaire est 1, le nombre quantique magnétique peut être 1, 0 ou -1.
Comptez le nombre d'orientations de sous-couches possibles jusqu'à et y compris celui qui est indiqué par le nombre quantique magnétique. Commencez avec le nombre le plus bas. Par exemple, 0 représente la deuxième orientation possible pour le sous-niveau.
Ajouter deux électrons pour chacune des orientations à la somme d'électrons précédente. C'est le nombre total d'électrons qu'un atome peut contenir à travers cette orbitale. Par exemple, puisque 30 + 2 + 2 = 34, un atome avec une coquille de valence décrite par les nombres 4,1,0 détient un maximum de 34 électrons.