Hogyan oszlanak meg az elektronok egy atomhéjban?

Az elektronok apró, negatív töltésű szubatomi részecskék, amelyek az atom magja körül héjakban keringenek. Minden héj energiaszintnek tekinthető, és minden energiaszintnek tele kell lennie elektronokkal, mielőtt egy elektron magasabb energiájú héjba lépne. Az egyes héjakban tárolt elektronok mennyisége változó, és a pályák és az elektronok elrendezése nem olyan, mint az általánosan látott tökéletesen körkörös modellek.

Minden elektronhéj különböző mennyiségű elektront tartalmaz a héj teljes kitöltéséhez. Az első elektronhéj két elektron befogadására képes. A hidrogén egy elektronnal és a hélium, két elektronnal együtt az egyetlen elem, amelynek csak egy elektronhéja van. A második héj nyolc elektron befogadására képes. A harmadik héj 18 elektron, a negyedik pedig 32.

Az elektronhéjak tovább osztódnak alhéjakra. Ezeket az alhéjakat az elektronhéj energiaszintjein belüli energiaszinteknek tekintjük. Ezeket az alhéjokat s, p, d, f betűk képviselik. Meghatározott számú elektron van bennük. Például az s alhéj két elektront, a p alhéj pedig hatot tartalmaz. Minden alhéj négy további elektron befogadására képes, mint az előző részhéj.

Alhéjak vannak jelen az elektronhéjak mindegyikében. Például a bór elemnek öt elektronja van. Az első két elektron az első és egyetlen alhéj első héjába illeszkedik. A második elektronhéjnak három elektronja van. Az első kettő az s alhéjon található, egy elektron a p alhéjon. A bór gyakori alhéj-jelölése az 1s2 2s2 2p1. Ez a jelölés azt jelzi, hogy melyik elektronhéj van először egy számmal, az alhéj betűvel és hány elektron van jelen az alhéjon egy számmal.

Bár gyakran előfordul, hogy az elektronmodellek kör alakúakat használnak az elektronok és az elektronhéjak megjelenítésére, a pálya alakja valójában nagyon eltérő. Az alhéj gömb alakú. Minden p pálya súlyzó alakú. A p pálya súlyzó alakja csak két elektront képes befogadni. Mivel egy p pályára összesen hat elektron fér el, ahhoz, hogy egy p pálya teljes legyen, három súlyzó alakzatnak kell középen összekapcsolódnia.

Az elektronhéjakban és az alhéjakban lévő elektronok nem körbetekerik a héjakat egy előre meghatározott pályán. Az elektronok felhőben mozognak. Például az s alszintnek legfeljebb két gömb alakú elektronja van. A két elektron nem forog a gömb széle körül; bármikor jelen lehetnek a gömb alakú alakban. Valójában a kvantumfizika szerint az elektronok kívül eshetnek a gömbön. Az s alhéj gömb alakja csak a legvalószínűbb pont az elektronok egy adott időpontban történő elhelyezésére. Ez létrehoz egy valószínűségi felhőt, amelyen az elektron bármikor elhelyezkedhet. Ez minden elektronhéjra és alhéjra igaz.