Mis on sisemise kestaga elektronid?

Aatomi äärmises kestas olevad elektronid, valentselektronid, on tema keemia määramisel kõige olulisemad. Sellegipoolest, kui kirjutate elektronkonfiguratsioone, peate arvestama ka sisemise kesta elektronidega. Sisemise kestaga elektronid on kõik elektronid, mis ei asu kõige välimises kestas. Nad kaitsevad valentselektrone tuuma eest, vähendades efektiivset tuumalaengut.

Elektroneid saab kõige täpsemini kirjeldada seisulainetena. Palju kui stringil seisvatel lainetel võivad olla ainult sagedused, mis on põhisageduse või harmooniliste kordsed, võivad elektroni "lainel" olla ainult teatud energiad. Klassikalises füüsikas võiksite objekti kirjeldada, kirjeldades selle asukohta ja kiirust, kuid kvantmehaanikas ei saa kunagi kindlalt teada, kus elektron asub; saate teada ainult sellest, kus see tõenäoliselt leidub. Järelikult kirjeldatakse elektronide asemel nelja kvantarvu.

Kvantarvu on neli. Esimene, peamine kvantarv (n), näitab orbiidi suurust. Nurkkvantarv (l) tähistab orbitaali kuju, magnetiline kvantarv (m) aga seda, kuidas see ruumis orienteerub. Lõpuks nimetatakse neljandat kvantarvu spiniks ja sellel võib olla väärtus kas +1/2 või -1/2. Antud orbiidi kirjeldamiseks vajate kolme esimest kvantarvu, kuid elektroni kirjeldamiseks vajate kõiki nelja, kuna antud orbiidi võivad hõivata kuni kaks elektroni.

Väidetavalt kuuluvad kõik orbiidid, millel on sama peamine kvantarv, samasse kestasse, olenemata nende väärtusest ülejäänud kolme kvantarvu puhul. Kuna maksimaalselt kaks elektroni võivad hõivata mis tahes orbiidi ja igal kestal on ainult kindel arv orbitaale, on igas kestas maksimaalne arv elektrone, mida see mahutab. Aatomi äärmine hõivatud kest on selle valentskesta. Väiksemate kvantarvudega kestadest leitud elektrone nimetatakse kesta sisemisteks elektronideks.

Kõigil elektronidel on negatiivne laeng ja seetõttu tõrjutakse üksteist. Sisemise kesta elektronid tõrjuvad valentselektrone ja kaitsevad neid seeläbi teatud määral atraktiivsuse eest, mida nad kogevad positiivselt laetud tuuma suunas. Valentselektroni kogetud tõmmet nimetatakse mõnikord tegelikuks tuumalaenguks, mis erineb tegelikust tuumalaengust. Sellepärast annavad perioodilisustabeli vasakul äärel olevad elemendid üldiselt suurema tõenäosusega elektrone, paremäärmuslikud elemendid aga võtavad neid suurema tõenäosusega.