Hvordan fordeles elektroner i et atoms skal?

Elektroner er små subatomære partikler med en negativ ladning, der kredser i skaller omkring atomets kerne. Hver skal kan betragtes som et energiniveau, og hvert energiniveau skal være fuld af elektroner inden en elektron bevæger sig til en højere energiskal. Mængden af ​​elektroner, der holdes i hver skal, varierer, og baner og placering af elektroner er ikke som de perfekt cirkulære modeller, der ofte ses.

Hver elektronskal indeholder forskellige mængder elektroner for at fylde skallen helt. Den første elektronskal kan rumme to elektroner. Elementerne brint med en elektron og helium med to elektroner er de eneste grundstoffer, der kun har en elektronskal. Den anden skal kan rumme otte elektroner. Den tredje skal rummer 18 elektroner, og den fjerde holder 32.

Elektronskallerne er yderligere opdelt i underskaller. Disse underskaller betragtes som energiniveauer inden for elektronskalens energiniveauer. Disse underskaller er repræsenteret af bogstaverne s, p, d, f. De har et bestemt antal elektroner. For eksempel har s-underskallen to elektroner, og p-underskallen har seks. Hver underskal er i stand til at rumme fire flere elektroner end den forrige underskal.

Underskaller er til stede ved hver af elektronskallerne. For eksempel har elementet bor fem elektroner. De første to elektroner passer i den første skal på den første og eneste underskal. Den anden elektronskal har tre elektroner. De to første er placeret på s-underskallen, med en elektron på p-underskallen. En almindelig sub-shell notation for bor er 1s2 2s2 2p1. Denne betegnelse angiver, hvilken elektronskal først med et tal, underskallen ved bogstavet, og hvor mange elektroner der er til stede på underskallen med et tal.

Selvom det er almindeligt at se elektronmodeller bruge cirkulære former til at vise elektroner og elektronskaller, er formen på en bane faktisk meget anderledes. Underskallen er kugleformet. Hver p-orbital er i form af en håndvægt. Håndvægtsformen på p-orbitalen kan kun rumme to elektroner. Da en p-orbital kan indeholde seks elektroner i alt, skal en p-orbital være fuld, skal der være tre håndvægtsformer, der er sammenlåste i midten.

Elektronerne, der er til stede i elektronskallerne og underskallene, vikles ikke omkring skallerne i en foruddefineret bane. Elektronerne bevæger sig rundt i en sky. For eksempel har s-underniveau maksimalt to elektroner i en sfærisk form. De to elektroner roterer ikke rundt om sfærens kant; de kan være til stede hvor som helst inden i den sfæriske form til enhver tid. Faktisk, ifølge kvantefysik, kan elektronerne gå uden for sfæren. Den sfæriske form af s-underskallen er kun det mest sandsynlige sted at lokalisere elektronerne på et bestemt tidspunkt. Dette skaber en sky af sandsynlighed, hvor elektronen til enhver tid kan være placeret. Dette gælder for alle elektronskaller og underskaller.