Jak jsou elektrony distribuovány ve skořápce atomu?

Elektrony jsou drobné subatomární částice se záporným nábojem, které obíhají ve skořápkách kolem jádra atomu. Každá skořápka může být považována za energetickou hladinu a každá energetická úroveň musí být plná elektronů před tím, než se elektron přesune do vyšší energetické skořápky. Množství elektronů držených v každé skořápce se liší a oběžné dráhy a uspořádání elektronů nejsou jako dokonale kruhové modely běžně viděné.

Každá elektronová schránka obsahuje jiné množství elektronů, aby zcela zaplnila schránku. První elektronový obal může obsahovat dva elektrony. Prvky vodík s jedním elektronem a helium se dvěma elektrony jsou jedinými prvky, které mají pouze jeden elektronový obal. Druhá skořápka pojme osm elektronů. Třetí obal obsahuje 18 elektronů a čtvrtý 32.

Elektronové skořápky se dále dělí na dílčí skořápky. Tyto dílčí skořápky jsou považovány za energetické úrovně v rámci energetických úrovní elektronového pláště. Tyto dílčí skořápky jsou reprezentovány písmeny s, p, d, f. Jsou držiteli určitého počtu elektronů. Například subškrupina s obsahuje dva elektrony a subškrupina p obsahuje šest. Každá dílčí skořápka je schopna pojmout další čtyři elektrony než předchozí dílčí skořápka.

Sub-skořápky jsou přítomny v každé z elektronových skořápek. Například prvek bór má pět elektronů. První dva elektrony zapadají do prvního pláště na první a jediný dílčí pláště. Druhá elektronová schránka má tři elektrony. První dva jsou umístěny na dílčím plášti s, s jedním elektronem na dílčím plášti p. Běžný zápis dílčí skořápky pro bór je 1s2 2s2 2p1. Tento zápis označuje, který elektronový obal nejprve číslem, dílčí plášť písmenem a kolik elektronů je v dílčím plášti s číslem.

Ačkoli je běžné vidět, že elektronové modely používají kruhové tvary k zobrazování elektronů a elektronových obalů, tvar oběžné dráhy je ve skutečnosti velmi odlišný. Dílčí skořápka má tvar koule. Každý orbitál má tvar činky. Tvar činky orbitálu p pojme pouze dva elektrony. Jelikož orbitál p může pojmout celkem šest elektronů, musí být ve středu orbitalu tři tvary činky, které se vzájemně spojí.

Elektrony přítomné v elektronových skořápkách a dílčích skořápkách se neobalují kolem skořápek na předem definované oběžné dráze. Elektrony se pohybují v oblaku. Například podúroveň s má maximálně dva elektrony ve sférickém tvaru. Tyto dva elektrony se neotáčejí kolem okraje koule; mohou být kdykoli přítomny kdekoli uvnitř sférického tvaru. Podle kvantové fyziky mohou elektrony ve skutečnosti jít mimo sféru. Sférický tvar dílčí skořápky je jen nejpravděpodobnějším místem k lokalizaci elektronů v kterémkoli konkrétním čase. Tím se vytvoří oblak pravděpodobnosti, na kterém může být elektron kdykoli umístěn. To platí pro všechny elektronové skořápky a dílčí skořápky.