Definition des Hauptenergieniveaus

In der Chemie bezieht sich das Hauptenergieniveau eines Elektrons auf die Hülle oder das Orbital, in dem sich das Elektron relativ zum Atomkern befindet. Diese Ebene wird vom Auftraggeber angegeben Quantenzahl n. Das erste Element in einer Periode des Periodensystems führt ein neues Hauptenergieniveau ein.

Das Konzept der Energieniveaus ist ein Teil der Atommodell das basiert auf einer mathematischen Analyse von Atomspektren. Jedes Elektron in einem Atom hat eine Energiesignatur, die durch seine Beziehung zu anderen negativ geladenen Elektronen im Atom und dem positiv geladenen Atomkern bestimmt wird. Ein Elektron kann die Energieniveaus ändern, jedoch nur in Schritten oder Quanten, nicht in kontinuierlichen Inkrementen. Die Energie eines Energieniveaus steigt, je weiter es vom Kern entfernt ist. Je niedriger die Zahl eines Hauptenergieniveaus ist, desto näher beieinander liegen die Elektronen zueinander und zum Atomkern. Bei chemischen Reaktionen ist es schwieriger, ein Elektron von einem niedrigeren Energieniveau als von einem höheren zu entfernen.

Ein Hauptenergieniveau kann bis zu 2n enthalten² Elektronen, wobei n die Anzahl jeder Ebene ist. Das erste Energieniveau kann 2 (1) enthalten.² oder zwei Elektronen; die zweite kann bis zu 2 (2) enthalten² oder acht Elektronen; der dritte kann bis zu 2 (3) enthalten² oder 18 Elektronen und so weiter.

Das erste Hauptenergieniveau hat eine Unterebene, die ein Orbital enthält, das als s-Orbital bezeichnet wird. Das s-Orbital kann maximal zwei Elektronen enthalten.

Das nächste Hauptenergieniveau enthält ein s-Orbital und drei p-Orbitale. Der Satz von drei p-Orbitalen kann bis zu sechs Elektronen aufnehmen. Somit kann das zweite Hauptenergieniveau bis zu acht Elektronen enthalten, zwei im s-Orbital und sechs im p-Orbital.

Das dritte Hauptenergieniveau besteht aus einem s-Orbital, drei p-Orbitalen und fünf d-Orbitalen, die jeweils bis zu 10 Elektronen aufnehmen können. Dies ermöglicht maximal 18 Elektronen.

Die vierte und höhere Ebene haben zusätzlich zu den s-, p- und d-Orbitalen eine f-Unterebene. Die f-Unterebene enthält sieben f-Orbitale, die jeweils bis zu 14 Elektronen aufnehmen können. Die Gesamtzahl der Elektronen im vierten Hauptenergieniveau beträgt 32.

Die Notation zur Angabe der Art des Energieniveaus und der Anzahl der Elektronen in diesem Niveau hat einen Koeffizienten für die Anzahl des Hauptenergieniveaus, ein Buchstabe für die Unterebene und ein hochgestellter Wert für die Anzahl der darin befindlichen Elektronen Unterebene. Zum Beispiel die Notation 4p³ gibt das vierte Hauptenergieniveau an, das p-Sublevel und das Vorhandensein von drei Elektronen im p-Sublevel.

Das Ausschreiben der Anzahl der Elektronen in allen Energieniveaus und Unterebenen eines Atoms erzeugt die Elektronenkonfiguration des Atoms.