Как се разпределят електроните в черупката на атома?

Електроните са малки субатомни частици с отрицателен заряд, които обикалят в черупки около ядрото на атома. Всяка обвивка може да се счита за енергийно ниво и всяко енергийно ниво трябва да е пълно с електрони, преди електронът да се премести в по-високо енергийна обвивка. Количеството електрони, задържани във всяка черупка, варира и орбитите и разположението на електроните не са като перфектно кръговите модели, които често се виждат.

Всяка електронна обвивка съдържа различно количество електрони, за да запълни напълно обвивката. Първата електронна обвивка може да побере два електрона. Елементите водород с един електрон и хелий с два електрона са единствените елементи, които имат само една електронна обвивка. Втората обвивка може да побере осем електрона. Третата обвивка съдържа 18 електрона, а четвъртата 32.

Електронните черупки се разделят допълнително на под-черупки. Тези под-черупки се считат за енергийни нива в рамките на енергийните нива на електронната обвивка. Тези под-черупки са представени с буквите s, p, d, f. Те държат определен брой електрони. Например s-обвивката съдържа два електрона, а p-обвивката съдържа шест. Всяка под-обвивка е в състояние да задържи четири електрона повече от предишната под-обвивка.

Под-черупки присъстват във всяка от електронните обвивки. Например елементът бор има пет електрона. Първите два електрона се вписват в първата обвивка на първата и единствена под-обвивка s. Втората електронна обвивка има три електрона. Първите две са разположени на s-обвивката s, с един електрон на p-обвивката p. Често обозначение на под-черупката за бор е 1s2 2s2 2p1. Тази нотация показва коя електронна обвивка първо с число, под-обвивката с буквата и колко електрони присъстват в под-обвивката с число.

Въпреки че е обичайно да се вижда, че електронните модели използват кръгли форми за показване на електрони и електронни обвивки, формата на орбита всъщност е много различна. Под-черупката е с форма на сфера. Всяка р орбитала е във формата на гира. Формата на дъмбела на р орбиталата може да побере само два електрона. Тъй като p орбиталата може да съдържа общо шест електрона, за да бъде p орбиталата пълна, в центъра трябва да има три фигури с дъмбели.

Електроните, присъстващи в електронните обвивки и под-черупки, не се увиват около обвивките по предварително зададена орбита. Електроните се движат в облак. Например, под-нивото s има максимум два електрона в сферична форма. Двата електрона не се въртят около ръба на сферата; те могат да присъстват навсякъде в сферичната форма по всяко време. Всъщност, според квантовата физика, електроните могат да излязат извън сферата. Сферичната форма на s-обвивката е само най-вероятното място за локализиране на електроните в даден момент. Това създава облак от вероятности, на който електронът може да бъде разположен по всяко време. Това важи за всички електронни обвивки и под-черупки.