De elektronen in de buitenste schil van een atoom, de valentie-elektronen, zijn het belangrijkst bij het bepalen van de chemie. Als u echter elektronenconfiguraties schrijft, moet u ook rekening houden met elektronen van de binnenschil. Binnenste schilelektronen zijn alle elektronen die zich niet in de buitenste schil bevinden. Ze schermen de valentie-elektronen af van de kern, waardoor de effectieve kernlading wordt verminderd.
Kwantumgetallen
Elektronen kunnen het meest nauwkeurig worden omschreven als staande golven. Net zoals staande golven op een snaar alleen frequenties kunnen hebben die veelvouden zijn van de grondfrequentie, of harmonischen, kan de elektronengolf alleen bepaalde energieën hebben. In de klassieke natuurkunde zou je een object kunnen beschrijven door zijn locatie en zijn snelheid te beschrijven, maar in de kwantummechanica kun je nooit precies weten waar het elektron zal zijn; je kunt alleen weten waar het waarschijnlijk te vinden is. Daarom worden elektronen in plaats daarvan beschreven met behulp van vier kwantumgetallen.
orbitalen
Er zijn vier kwantumgetallen. De eerste, het hoofdkwantumgetal (n), geeft de grootte van de orbitaal aan. Het hoekige kwantumgetal (l) geeft de vorm van de orbitaal aan, terwijl het magnetische kwantumgetal (m) aangeeft hoe het in de ruimte is georiënteerd. Ten slotte wordt het vierde kwantumgetal de spin genoemd en kan het een +1/2-waarde of een -1/2-waarde hebben. Je hebt de eerste drie kwantumgetallen nodig om een bepaalde orbitaal te beschrijven, maar je hebt ze alle vier nodig om een elektron te beschrijven, aangezien maximaal twee elektronen een bepaalde orbitaal kunnen bezetten.
Schelpen
Alle orbitalen die hetzelfde hoofdkwantumgetal delen, zouden tot dezelfde schil behoren, ongeacht hun waarden voor de andere drie kwantumgetallen. Aangezien maximaal twee elektronen een bepaalde orbitaal kunnen bezetten, en elke schil slechts een bepaald aantal orbitalen heeft, heeft elke schil een maximum aantal elektronen dat het kan herbergen. De buitenste bezette schil in een atoom is de valentieschil. Elektronen die in schillen met kleinere hoofdkwantumgetallen worden gevonden, worden binnenschilelektronen genoemd.
Betekenis
Alle elektronen hebben een negatieve lading en stoten elkaar dus af. Binnenste schilelektronen stoten valentie-elektronen af en beschermen ze daardoor tot op zekere hoogte tegen de aantrekkingskracht die ze ervaren op de positief geladen kern. De aantrekkingskracht die een valentie-elektron ervaart, wordt soms de effectieve kernlading genoemd, in tegenstelling tot de werkelijke kernlading. Dat is de reden waarom elementen uiterst links van het periodiek systeem in het algemeen meer kans hebben om elektronen weg te geven, terwijl elementen uiterst rechts ze over het algemeen eerder zullen opnemen.