Atomorbital

I den klassiske model for atomer er en elektronskal et diffust område, hvor der er størst sandsynlighed for at vekselvirke med en elektron. En elektronskal kan have en eller flere orbitaler.

Eksempler på elektronskallers rumlige sandsynlighedsfordelinger. Lodret er elektronskalnummeret n, Vandret er de forskellige mulige orbitaler. Hver tegning viser 2 elektroners stående bølge. Faktisk burde skallerne have grænser og derfor ingen rande eller kanter, men så er det sværere at se orbitalens form.

Eksempler på f-orbitalers sandsynlighedsfordelinger. Trådterningen er der blot til at give fornemmelsen af en rumlig virkning. Faktisk burde skallerne have diffuse grænser og derfor ingen rande eller kanter.

Billede af hydrogens 4p0-orbital med diffuse grænser, fremstilles på baggrund af sandsynligheden for elektroen det pågældende sted. Det diffuse gør, at man ikke kan få fornemmelsen af, at det faktisk er 6 diffuse halvkuglelignende områder med højere sandsynlighed for "støde" på eller rettere vekselvirke med elektronen.

Den bedste model vi har i dag er, at et atoms elektronsky (sum af elektronskaller) skal opfattes som den rumlige sum af elektronernes stående bølgers form i rumtiden om atomkernens stående bølge. De enkelte orbitaler kan gå gennem hinanden og atomkernen, da der "blot" er tale om stående bølger.

En elektronskal er f.eks. en diffus sfære i en bestemt afstand fra atomkernen.

Elektronskaller

Elektronskaller benævnes K, L, M, N, O, P og Q; eller 1, 2, 3, 4, 5, 6 og 7; gående fra den inderste skal og udad. Elektroner i de ydre skaller har højere middelenergi og er længere fra atomkernen end elektroner i de indre skaller.

Orbitaler

Typer af orbitaler:

• s-orbitalen (skarp) – hver elektronskal kan maksimalt rumme en s-orbital.
• p-orbitalen (principal) – elektronskal L og højere kan maksimalt rumme 3 p-orbitaler hver.
• d-orbitalen (diffus) – elektronskal M og højere kan maksimalt rumme 5 d-orbitaler hver.
• f-orbitalen (fundamental) – elektronskal N og højere kan maksimalt rumme 7 f-orbitaler hver.
• Den teoretiske g-orbital – elektronskal O og højere kan maksimalt rumme 9 g-orbitaler hver.
  • Orbitaler kan maksimalt rumme 2 elektroner, der skal have forskelligt spin.

Bikvantetal (ℓ)	Orbital	Magnetisk kvantetal (m)	Maks. antal elektroner
0	s	0	2
1	p	0, ±1	6
2	d	0, ±1, ±2	10
3	f	0, ±1, ±2, ±3	14
4	g	0, ±1, ±2, ±3, ±4	18

Elektronskallernes maksimale elektronantal opfylder den empiriske formel 2×n², hvor n er elektronskalsnummeret:

• K (1) kan have op til 2 elektroner
• L (2) kan have op til 2+6= 8 elektroner
• M (3) kan have op til 2+6+10= 18 elektroner
• N (4) kan have op til 2+6+10+14= 32 elektroner
• O (5) kan have op til 2×5²= 50 elektroner
• P (6) kan have op til 2×6²= 72 elektroner
• Q (7) kan have op til 2×7²= 98 elektroner

O har i praksis højst 32 elektroner, da elektronskallerne bliver fyldt op efter . Antallet af elektroner i O-skallen vil ifølge nobelpristageren Glenn T. Seaborg overstige 32 fra og med det hypotetiske grundstof Unbiunium (121).

Hovedkvantetal (n)	Bikvantetal (ℓ)	Sum (n+ℓ)	Aufbau- rækkefølge	Letteste grundstof
1 (K)	0	1	1s	Brint
2 (L)	0	2	2s	Lithium
2	1	3	2p	Bor
3 (M)	0	3	3s	Natrium
3	1	4	3p	Aluminium
4 (N)	0	4	4s	Kalium
3	2	5	3d	Scandium
4	1	5	4p	Gallium
5 (O)	0	5	5s	Rubidium
4	2	6	4d	Yttrium
5	1	6	5p	Indium
6 (P)	0	6	6s	Cæsium
4	3	7	4f	Cerium
5	2	7	5d	Lanthan
6	1	7	6p	Thallium
7 (Q)	0	7	7s	Francium
5	3	8	5f	Protactinium
6	2	8	6d	Actinium
Glenn T. Seaborgs model for fremtidige grundstoffer:
7	1	8	7p	Nihonium
8 (R)	0	8	8s	Ununennium
5	4	9	5g	Unbiunium

Selvom det almindeligvis hævdes, at alle elektroner i en skal har samme energi, er dette blot en approksimation. Men elektroner i en orbital har den samme energi – og de efterfølgende orbitalers elektroner har højere energi per elektron end tidligere orbitalers.

Andet

I den inderste skal benævnt K (eller 1) er der plads til maksimalt to elektroner i s-orbitalen. Når atomnummeret er større end to må de overskydende elektroner nødvendigvis befinde sig i skaller længere væk fra kernen.

I den yderste elektronskal i et atom er den stabile tilstand, at der er otte elektroner.

Atomer, der ikke har otte elektroner yderst har tendens til at indgå i kemiske forbindelser, så den yderste skal fyldes op, eller donere overskydende elektroner væk; dette kaldes oktetreglen.

De eneste grundstoffer, der har en stabil atomstruktur i sig selv er ædelgasserne.

Kilder/referencer

1. sciencelabs.dk: Atomar opbygning af elektronerne, backup Citat: "...Hver skal indeholder en eller flere underskaller kaldet orbitaler, hver med en anelse anderledes energitilstand...Ingen af elektronskallerne indeholder det samme antal orbitaler. Den første skal indeholder kun en orbital, en s orbital. Den anden skal indeholder s og p orbitaler. Generelt kan det siges, at hver ny skal indeholder en ny type orbitaler..."
2. Milo Wolff's Quantum Science Corner's: The Quantum Universe Arkiveret 20. august 2008 hos Wayback Machine Citat: "...Actually, in the H atom both the electron wave-structure and the proton have the same center. The electron's structure can be imagined like an onion – spherical layers of waves around a center. The amplitude of the waves decreases like the blue standing wave in the bottom diagram. There are no point masses – no orbits, just waves...".
3. orbital på lex.dk
4. s. 45-59 i "Basic Quantum Mechanics and Atomic Structure", House, J.E.:Inorganic Chemistry, 2008, Academic Press, Elsevier, ISBN 978-0-12-356786-4
5. s. 91-99 i "Atomets opbygning", Holmboe, C.K. og Jensen, P.D.:Kemi med temaer 1, 1988, Gjellerup & Gad, ISBN 87-13-03549-5
6. s. 54 i "Electron Configurations" i House (2008)
7. G-block Arkiveret 5. marts 2016 hos Wayback Machine Princeton University
8. s. 58-59 i "Spectroscopic States" i House (2008)

Se også

• Oktetreglen
• Elektronkonfiguration

Eksterne henvisninger

• Wikimedia Commons har flere filer relateret til Elektronskal

• The Orbitron: a gallery of atomic orbitals and molecular orbitals on the WWW Arkiveret 8. februar 2013 hos Wayback Machine
• 27. feb 2008, Ing.dk: Video: Verdens første billede af en elektron Arkiveret 2. marts 2008 hos Wayback Machine Citat: "...Filmen er i virkeligheden elektronens energifordeling gennem et kort stykke tid, og altså ikke en rigtig filmoptagelse i gængs forstand..."
• Aug 27, 2009, physicsworld.com: Molecules revealed in all their glory by microscope Arkiveret 30. august 2009 hos Wayback Machine Citat: "...Physicists in Switzerland and the Netherlands have designed a new form of atomic force microscopy (AFM) capable of revealing the identity of individual atoms within a molecule for the first time..."

Spire Denne naturvidenskabsartikel er en spire som bør udbygges. Du er velkommen til at hjælpe Wikipedia ved at udvide den.