Elektrony w najbardziej zewnętrznej powłoce atomu, elektrony walencyjne, są najważniejsze w określaniu jego składu chemicznego. Niemniej jednak, jeśli piszesz konfiguracje elektronów, musisz również wziąć pod uwagę elektrony z wewnętrznej powłoki. Elektrony powłoki wewnętrznej to dowolne elektrony, które nie znajdują się w zewnętrznej powłoce. Osłaniają elektrony walencyjne przed jądrem, zmniejszając efektywny ładunek jądrowy.
Liczby kwantowe
Elektrony najdokładniej można opisać jako fale stojące. Tak jak fale stojące na strunie mogą mieć tylko częstotliwości będące wielokrotnościami częstotliwości podstawowej lub harmonicznych, tak „fala” elektronowa może mieć tylko pewne energie. W fizyce klasycznej można było opisać obiekt, opisując jego położenie i prędkość, ale w mechanice kwantowej nigdy nie można mieć pewności, gdzie dokładnie będzie elektron; możesz tylko wiedzieć, gdzie można go znaleźć. W konsekwencji elektrony są opisywane za pomocą czterech liczb kwantowych.
Orbitale
Istnieją cztery liczby kwantowe. Pierwsza, główna liczba kwantowa (n), wskazuje rozmiar orbitalu. Kątowa liczba kwantowa (l) wskazuje na kształt orbitalu, natomiast magnetyczna liczba kwantowa (m) wskazuje na jego orientację w przestrzeni. Wreszcie czwarta liczba kwantowa nazywa się spinem i może mieć wartość +1/2 lub -1/2. Potrzebujesz pierwszych trzech liczb kwantowych, aby opisać dany orbital, ale potrzebujesz wszystkich czterech, aby opisać elektron, ponieważ na danym orbitalu mogą znajdować się maksymalnie dwa elektrony.
Muszle
Mówi się, że wszystkie orbitale, które mają tę samą główną liczbę kwantową, należą do tej samej powłoki, niezależnie od ich wartości dla pozostałych trzech liczb kwantowych. Ponieważ maksymalnie dwa elektrony mogą zajmować dowolny orbital, a każda powłoka ma tylko określoną liczbę orbitali, każda powłoka ma maksymalną liczbę elektronów, które może pomieścić. Najbardziej zewnętrzną powłoką zajętą w atomie jest jego powłoka walencyjna. Elektrony znalezione w powłokach o mniejszych głównych liczbach kwantowych nazywane są elektronami powłoki wewnętrznej.
Znaczenie
Wszystkie elektrony mają ładunek ujemny i dlatego odpychają się nawzajem. Elektrony powłoki wewnętrznej odpychają elektrony walencyjne, a tym samym do pewnego stopnia osłaniają je przed przyciąganiem do dodatnio naładowanego jądra. Przyciąganie doświadczane przez elektron walencyjny jest czasami nazywane efektywnym ładunkiem jądrowym, w odróżnieniu od rzeczywistego ładunku jądrowego. Dlatego pierwiastki skrajnie po lewej stronie układu okresowego są na ogół bardziej skłonne do oddawania elektronów, podczas gdy pierwiastki skrajne po prawej na ogół częściej je odbierają.