introduktion till kemi

termer

• elektronskalde kollektiva tillstånden för alla elektroner i en atom som har samma huvudkvantumtal (visualiseras som en bana där elektronerna rör sig).
• orbitalA specifikation av energin och sannolikhetstätheten hos en elektron vid vilken punkt som helst i en atom eller molekyl.

även om det är användbart för att förklara reaktiviteten och kemisk bindning av vissa element, reflekterar Bohr-modellen av atomen inte exakt hur elektroner distribueras rumsligt kring kärnan. De cirklar inte kärnan som jorden kretsar runt solen, utan finns snarare i elektronorbitaler. Dessa relativt komplexa former härrör från det faktum att elektroner beter sig inte bara som partiklar utan också som vågor. Matematiska ekvationer från kvantmekanik som kallas vågfunktioner kan förutsäga inom en viss sannolikhetsnivå där en elektron kan vara vid vilken tidpunkt som helst. Det område där en elektron är mest sannolikt att hittas kallas dess orbital.

första elektronskalet

den närmaste orbitalen till kärnan, kallad 1s-orbitalen, kan rymma upp till två elektroner. Denna orbital motsvarar det innersta elektronskalet i atomens Bohr-modell. Det kallas 1s orbital eftersom det är sfäriskt runt kärnan. 1s-orbitalen fylls alltid före någon annan orbital. Väte har en elektron; därför har den bara en plats inom 1s-orbitalen upptagen. Detta betecknas som 1s1, där den överskrivna 1 hänvisar till en elektron inom 1s-banan. Helium har två elektroner; därför kan den helt fylla 1s-banan med sina två elektroner. Detta betecknas som 1s2, med hänvisning till de två elektronerna av helium i 1s-banan. På det periodiska systemet är väte och helium de enda två elementen i den första raden (perioden); detta beror på att de är de enda elementen som bara har elektroner i sitt första skal, 1s-orbitalen.

andra elektronskal

det andra elektronskalet kan innehålla åtta elektroner. Detta skal innehåller en annan sfärisk s-orbital och tre ”hantel” – formade p-orbitaler, som var och en kan hålla två elektroner . Efter att 1s-orbitalen är fylld fylls det andra elektronskalet, fyller först sin 2s-orbital och sedan dess tre p-orbitaler. När man fyller p-orbitalerna tar var och en en elektron; när varje p-orbital har en elektron kan en sekund tillsättas. Litium (Li) innehåller tre elektroner som upptar de första och andra skalen. Två elektroner fyller 1s-orbitalen, och den tredje elektronen fyller sedan 2s-orbitalen. Dess elektronkonfiguration är 1s22s1. Neon (Ne) har å andra sidan totalt tio elektroner: två är i sin innersta 1s-orbital och åtta fyller sitt andra skal (två vardera i 2s och tre p-orbitaler). Således är det en inert gas och energiskt stabil: det bildar sällan en kemisk bindning med andra atomer.

tredje elektronskal

större element har ytterligare orbitaler som utgör det tredje elektronskalet. Delskal d och f har mer komplexa former och innehåller fem respektive sju orbitaler. Principal shell 3n har S, p, och d subshells och kan hålla 18 elektroner. Principal shell 4n har S, p, d och f orbitaler och kan hålla 32 elektroner. Förflyttning från kärnan ökar antalet elektroner och orbitaler som finns i energinivåerna. Framsteg från en atom till nästa i det periodiska systemet kan elektronstrukturen utarbetas genom att montera en extra elektron i nästa tillgängliga orbital. Medan begreppen elektronskal och orbitaler är nära besläktade, ger orbitaler en mer exakt bild av elektronkonfigurationen för en atom eftersom orbitalmodellen specificerar de olika formerna och speciella orienteringarna för alla platser som elektroner kan uppta.