Περιεχόμενο
Τα ηλεκτρόνια είναι μικροσκοπικά υποατομικά σωματίδια με αρνητικό φορτίο που περιστρέφεται σε κελύφη γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου. Κάθε κέλυφος μπορεί να θεωρηθεί ως επίπεδο ενέργειας και κάθε επίπεδο ενέργειας πρέπει να είναι γεμάτο από ηλεκτρόνια πριν από ένα ηλεκτρόνιο που μετακινείται σε ένα υψηλότερο ενεργειακό κέλυφος. Η ποσότητα των ηλεκτρονίων που υπάρχουν σε κάθε κέλυφος ποικίλλει και οι τροχιές και η διάταξη των ηλεκτρονίων δεν μοιάζουν με τα απολύτως κυκλικά μοντέλα που εμφανίζονται συνήθως.
Ηλεκτρονίων ανά Shell
Κάθε κέλυφος ηλεκτρονίων έχει διαφορετική ποσότητα ηλεκτρονίων για να γεμίσει πλήρως το κέλυφος. Το πρώτο κέλυφος ηλεκτρονίων μπορεί να κρατήσει δύο ηλεκτρόνια. Τα στοιχεία υδρογόνο, με ένα ηλεκτρόνιο, και ήλιο, με δύο ηλεκτρόνια, είναι τα μόνα στοιχεία που έχουν μόνο ένα κέλυφος ηλεκτρονίων. Το δεύτερο κέλυφος μπορεί να κρατήσει οκτώ ηλεκτρόνια. Το τρίτο κέλυφος κρατά 18 ηλεκτρόνια και το τέταρτο κρατά 32.
Υπο-κοχύλια
Τα κοχύλια ηλεκτρονίων υποδιαιρούνται περαιτέρω σε υποκρύμματα. Αυτά τα υπο-κελύφη θεωρούνται ενεργειακά επίπεδα εντός των επιπέδων ενέργειας του κελύφους των ηλεκτρονίων. Αυτά τα δευτερεύοντα κελύφη αντιπροσωπεύονται από τα γράμματα s, p, d, f. Διατηρούν έναν συγκεκριμένο αριθμό ηλεκτρονίων. Για παράδειγμα, το δευτερεύον κέλυφος s κρατά δύο ηλεκτρόνια και το υποσύστημα p διατηρεί έξι. Κάθε υπο-κέλυφος είναι σε θέση να κρατήσει τέσσερα περισσότερα ηλεκτρόνια από το προηγούμενο υπο-κέλυφος.
Υποσύνολο υπο-κελύφους
Υπο-κελύφη υπάρχουν σε κάθε κέλυφος των ηλεκτρονίων. Για παράδειγμα, το στοιχείο βόριο έχει πέντε ηλεκτρόνια. Τα πρώτα δύο ηλεκτρόνια ταιριάζουν στο πρώτο κέλυφος στο πρώτο και μοναδικό υπόστρωμα. Το δεύτερο κέλυφος ηλεκτρονίων έχει τρία ηλεκτρόνια. Τα πρώτα δύο βρίσκονται στο δευτερεύον κέλυφος s, με ένα ηλεκτρόνιο στο υποκέλυφος p. Μια κοινή σημείωση για το βόριο είναι 1s2 2s2 2p1. Αυτή η σημείωση υποδεικνύει ποιο ηλεκτρονικό κέλυφος αρχικά με έναν αριθμό, το υποκέλυφος με το γράμμα και πόσες ηλεκτρόνες υπάρχουν στο υποκέλυφος με έναν αριθμό.
Σχήμα υπο-κελύφους
Αν και είναι συνηθισμένο να βλέπουμε ηλεκτρονικά μοντέλα να χρησιμοποιούν κυκλικά σχήματα για να εμφανίζουν ηλεκτρόνια και κελύφη ηλεκτρονίων, το σχήμα μιας τροχιάς είναι στην πραγματικότητα πολύ διαφορετικό. Το δευτερεύον κέλυφος s έχει σχήμα σφαίρας. Κάθε τροχαλία έχει σχήμα αλτήρα. Το σχήμα αλτήρα του τροχιακού μπορεί να κρατήσει μόνο δύο ηλεκτρόνια. Δεδομένου ότι ένα πτερύγιο μπορεί να κρατήσει συνολικά έξι ηλεκτρόνια, για να είναι γεμάτο ένα τροχιακό, πρέπει να υπάρχουν τρία σχήματα που παρεμβάλλονται στο κέντρο.
Ηλεκτρονικό σύννεφο
Τα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στα κοχύλια ηλεκτρονίων και τα υποκρύμματα δεν τυλίγονται γύρω από τα κελύφη σε μια προκαθορισμένη τροχιά. Τα ηλεκτρόνια κινούνται σε ένα σύννεφο. Για παράδειγμα, το δευτερεύον επίπεδο s έχει δύο μέγιστα ηλεκτρόνια σε σφαιρικό σχήμα. Τα δύο ηλεκτρόνια δεν περιστρέφονται γύρω από την άκρη της σφαίρας. Μπορούν να υπάρχουν οπουδήποτε μέσα στο σφαιρικό σχήμα ανά πάσα στιγμή. Στην πραγματικότητα, σύμφωνα με την κβαντική φυσική, τα ηλεκτρόνια μπορούν να βγουν έξω από τη σφαίρα.Το σφαιρικό σχήμα του δευτερεύοντος κελύφους είναι το πιο πιθανό σημείο για να εντοπίσει τα ηλεκτρόνια σε οποιαδήποτε συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Αυτό δημιουργεί ένα σύννεφο πιθανότητας στο οποίο μπορεί να βρίσκεται το ηλεκτρόνιο ανά πάσα στιγμή. Αυτό ισχύει για όλα τα κοχύλια ηλεκτρονίων και τα δευτερεύοντα κελύφη.