Cosa sono gli elettroni del guscio interno?

Gli elettroni nel guscio più esterno di un atomo, i suoi elettroni di valenza, sono i più importanti nel determinarne la chimica. Tuttavia, se stai scrivendo configurazioni di elettroni, dovrai prendere in considerazione anche gli elettroni del guscio interno. Gli elettroni del guscio interno sono tutti gli elettroni che non si trovano nel guscio più esterno. Proteggono gli elettroni di valenza dal nucleo, riducendo la carica nucleare effettiva.

Gli elettroni possono essere descritti più accuratamente come onde stazionarie. Proprio come le onde stazionarie su una corda possono avere solo frequenze che sono multipli della frequenza fondamentale, o armoniche, l'"onda" dell'elettrone può avere solo determinate energie. Nella fisica classica, potresti descrivere un oggetto descrivendone la posizione e la velocità, ma nella meccanica quantistica non puoi mai sapere con certezza esattamente dove sarà l'elettrone; puoi solo sapere dove è probabile che si trovi. Di conseguenza, gli elettroni sono invece descritti utilizzando quattro numeri quantici.

Ci sono quattro numeri quantici. Il primo, il numero quantico principale (n), indica la dimensione dell'orbitale. Il numero quantico angolare (l) indica la forma dell'orbitale, mentre il numero quantico magnetico (m) indica come è orientato nello spazio. Infine, il quarto numero quantico è chiamato spin e può avere un valore +1/2 o un valore -1/2. Hai bisogno dei primi tre numeri quantici per descrivere un dato orbitale, ma hai bisogno di tutti e quattro per descrivere un elettrone, poiché fino a due elettroni possono occupare un dato orbitale.

Si dice che tutti gli orbitali che condividono lo stesso numero quantico principale appartengano allo stesso guscio, indipendentemente dai loro valori per gli altri tre numeri quantici. Poiché un massimo di due elettroni può occupare un dato orbitale e ogni guscio presenta solo un determinato numero di orbitali, ogni guscio ha un numero massimo di elettroni che può ospitare. Il guscio più esterno occupato in un atomo è il suo guscio di valenza. Gli elettroni che si trovano nei gusci con numeri quantici principali più piccoli sono chiamati elettroni del guscio interno.

Tutti gli elettroni hanno una carica negativa e quindi si respingono. Gli elettroni del guscio interno respingono gli elettroni di valenza e quindi li proteggono in una certa misura dall'attrazione che sperimentano verso il nucleo caricato positivamente. L'attrazione sperimentata da un elettrone di valenza è talvolta chiamata carica nucleare effettiva, in quanto distinta dalla carica nucleare effettiva. Ecco perché gli elementi all'estrema sinistra della tavola periodica hanno in generale maggiori probabilità di cedere elettroni, mentre gli elementi all'estrema destra hanno in generale maggiori probabilità di prenderli.