Die Elektronen in der äußersten Schale eines Atoms, seine Valenzelektronen, sind am wichtigsten für die Bestimmung seiner Chemie. Wenn Sie jedoch Elektronenkonfigurationen schreiben, müssen Sie auch die Elektronen der inneren Schale berücksichtigen. Elektronen der inneren Schale sind alle Elektronen, die sich nicht in der äußersten Schale befinden. Sie schirmen die Valenzelektronen vom Kern ab und reduzieren so die effektive Kernladung.
Quantenzahlen
Elektronen lassen sich am genauesten als stehende Wellen beschreiben. So wie stehende Wellen auf einer Saite nur Frequenzen haben können, die ein Vielfaches der Grundfrequenz oder Harmonischen sind, kann die "Welle" des Elektrons nur bestimmte Energien haben. In der klassischen Physik könnte man ein Objekt beschreiben, indem man seinen Ort und seine Geschwindigkeit beschreibt, aber in der Quantenmechanik kann man nie genau wissen, wo sich das Elektron befindet; Sie können nur wissen, wo es wahrscheinlich zu finden ist. Folglich werden Elektronen stattdessen mit vier Quantenzahlen beschrieben.
Orbitale
Es gibt vier Quantenzahlen. Die erste, die Hauptquantenzahl (n), gibt die Größe des Orbitals an. Die Winkelquantenzahl (l) gibt die Form des Orbitals an, während die magnetische Quantenzahl (m) die Orientierung im Raum angibt. Schließlich wird die vierte Quantenzahl Spin genannt und kann entweder einen Wert von +1/2 oder einen Wert von -1/2 haben. Sie benötigen die ersten drei Quantenzahlen, um ein gegebenes Orbital zu beschreiben, aber Sie benötigen alle vier, um ein Elektron zu beschreiben, da bis zu zwei Elektronen ein gegebenes Orbital besetzen können.
Muscheln
Alle Orbitale, die dieselbe Hauptquantenzahl teilen, gehören zu derselben Schale, unabhängig von ihren Werten für die anderen drei Quantenzahlen. Da jedes Orbital maximal zwei Elektronen besetzen kann und jede Schale nur eine bestimmte Anzahl von Orbitalen aufweist, hat jede Schale eine maximale Anzahl von Elektronen, die sie aufnehmen kann. Die äußerste besetzte Schale eines Atoms ist seine Valenzschale. Elektronen in Schalen mit kleineren Hauptquantenzahlen werden innere Schalenelektronen genannt.
Bedeutung
Alle Elektronen sind negativ geladen und stoßen sich daher gegenseitig ab. Elektronen der inneren Schale stoßen Valenzelektronen ab und schirmen sie dadurch in gewissem Maße von der Anziehung ab, die sie in Richtung des positiv geladenen Kerns erfahren. Die Anziehungskraft eines Valenzelektrons wird manchmal als effektive Kernladung bezeichnet, im Unterschied zur tatsächlichen Kernladung. Aus diesem Grund geben Elemente ganz links im Periodensystem im Allgemeinen eher Elektronen ab, während Elemente ganz rechts im Allgemeinen eher Elektronen aufnehmen.