Elektronskal

I den klassiske model for atomer er en elektronskal et diffust område, hvor der er størst sandsynlighed for at vekselvirke med en elektron. En elektronskal kan have en eller flere orbitaler.^[1]

Eksempler på elektronskallers rumlige sandsynlighedsfordelinger. Lodret er elektronskalnummeret n, Vandret er de forskellige mulige orbitaler. Hver tegning viser 2 elektroners stående bølge. Faktisk burde skallerne have diffuse grænser og derfor ingen rande eller kanter, men så er det sværere at se orbitalens form.

Eksempler på f-orbitalers sandsynlighedsfordelinger. Trådterningen er der blot til at give fornemmelsen af en rumlig virkning. Faktisk burde skallerne have diffuse grænser og derfor ingen rande eller kanter.

Billede af hydrogens 4p0-orbital med diffuse grænser, fremstilles på baggrund af sandsynligheden for elektroen det pågældende sted. Det diffuse gør, at man ikke kan få fornemmelsen af, at det faktisk er 6 diffuse halvkuglelignende områder med højere sandsynlighed for "støde" på eller rettere vekselvirke med elektronen.

Den bedste model vi har i dag er, at et atoms elektronsky (sum af elektronskaller) skal opfattes som den rumlige sum af elektronernes stående bølgers form i rumtiden om atomkernens stående bølge.^[2] De enkelte orbitaler kan gå gennem hinanden og atomkernen, da der "blot" er tale om stående bølger.^[3]

En elektronskal er f.eks. en diffus sfære i en bestemt afstand fra atomkernen.

Elektronskaller

Elektronskaller benævnes K, L, M, N, O, P og Q; eller 1, 2, 3, 4, 5, 6 og 7; gående fra den inderste skal og udad. Elektroner i de ydre skaller har højere middelenergi og er længere fra atomkernen end elektroner i de indre skaller.

Orbitaler

Typer af orbitaler:^[4][5]

• s-orbitalen (skarp) – hver elektronskal kan maksimalt rumme en s-orbital.
• p-orbitalen (principal) – elektronskal L og højere kan maksimalt rumme 3 p-orbitaler hver.
• d-orbitalen (diffus) – elektronskal M og højere kan maksimalt rumme 5 d-orbitaler hver.
• f-orbitalen (fundamental) – elektronskal N og højere kan maksimalt rumme 7 f-orbitaler hver.
• Den teoretiske g-orbital – elektronskal O og højere kan maksimalt rumme 9 g-orbitaler hver.
  • Orbitaler kan maksimalt rumme 2 elektroner, der skal have forskelligt spin.

Bikvantetal (ℓ)	Orbital	Magnetisk kvantetal (m)	Maks. antal elektroner
0	s	0	2
1	p	0, ±1	6
2	d	0, ±1, ±2	10
3	f	0, ±1, ±2, ±3	14
4	g	0, ±1, ±2, ±3, ±4	18[6]

Elektronskallernes maksimale elektronantal opfylder den empiriske formel 2×n², hvor n er elektronskalsnummeret:

• K (1) kan have op til 2 elektroner
• L (2) kan have op til 2+6= 8 elektroner
• M (3) kan have op til 2+6+10= 18 elektroner
• N (4) kan have op til 2+6+10+14= 32 elektroner
• O (5) kan have op til 2×5²= 50 elektroner
• P (6) kan have op til 2×6²= 72 elektroner
• Q (7) kan have op til 2×7²= 98 elektroner

O har i praksis højst 32 elektroner, da elektronskallerne bliver fyldt op efter aufbau-princippet. Antallet af elektroner i O-skallen vil ifølge nobelpristageren Glenn T. Seaborg overstige 32 fra og med det hypotetiske grundstof Unbiunium (121)^[7].

Hovedkvantetal (n)	Bikvantetal (ℓ)	Sum (n+ℓ)	Aufbau- rækkefølge[6]	Letteste grundstof[8]
1 (K)	0	1	1s	Brint
2 (L)	0	2	2s	Lithium
2	1	3	2p	Bor
3 (M)	0	3	3s	Natrium
3	1	4	3p	Aluminium
4 (N)	0	4	4s	Kalium
3	2	5	3d	Scandium
4	1	5	4p	Gallium
5 (O)	0	5	5s	Rubidium
4	2	6	4d	Yttrium
5	1	6	5p	Indium
6 (P)	0	6	6s	Cæsium
4	3	7	4f	Cerium
5	2	7	5d	Lanthan
6	1	7	6p	Thallium
7 (Q)	0	7	7s	Francium
5	3	8	5f	Protactinium
6	2	8	6d	Actinium
Glenn T. Seaborgs model for fremtidige grundstoffer:
7	1	8	7p	Nihonium
8 (R)	0	8	8s	Ununennium
5	4	9	5g	Unbiunium

Selvom det almindeligvis hævdes, at alle elektroner i en skal har samme energi, er dette blot en approksimation. Men elektroner i en orbital har den samme energi – og de efterfølgende orbitalers elektroner har højere energi per elektron end tidligere orbitalers.

Andet

I den inderste skal benævnt K (eller 1) er der plads til maksimalt to elektroner i s-orbitalen. Når atomnummeret er større end to må de overskydende elektroner nødvendigvis befinde sig i skaller længere væk fra kernen.

I den yderste elektronskal i et atom er den stabile tilstand, at der er otte elektroner.

Atomer, der ikke har otte elektroner yderst har tendens til at indgå i kemiske forbindelser, så den yderste skal fyldes op, eller donere overskydende elektroner væk; dette kaldes oktetreglen.

De eneste grundstoffer, der har en stabil atomstruktur i sig selv er ædelgasserne.