Definition der Hauptenergiestufe

In der Chemie bezieht sich das Hauptenergieniveau eines Elektrons auf die Hülle oder das Orbital, in dem sich das Elektron relativ zum Atomkern befindet. Dieser Pegel wird mit der Hauptquantenzahl n bezeichnet. Das erste Element in einer Periode des Periodensystems führt ein neues Hauptenergieniveau ein.

Energieniveaus und das Atommodell

Das Konzept der Energieniveaus ist ein Teil des Atommodells, das auf einer mathematischen Analyse der Atomspektren basiert. 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 Schritten. Die Energie eines Energieniveaus steigt, je weiter es vom Kern entfernt ist. Je niedriger die Zahl eines Hauptenergieniveaus ist, desto näher sind die Elektronen zueinander und zum Atomkern. Bei chemischen Reaktionen ist es schwieriger, ein Elektron von einem niedrigeren Energieniveau als von einem höheren zu entfernen.

Regeln der Hauptenergiestufen

Ein Hauptenergieniveau kann bis zu 2n enthalten² Elektronen, wobei n die Anzahl jeder Ebene ist. Die erste Energieebene kann 2 (1) enthalten² 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 s-Orbital genannt wird. Das s-Orbital kann maximal zwei Elektronen enthalten.

Das nächste Hauptenergieniveau enthält ein s-Orbital und drei p-Orbitale. Die Menge der drei p-Orbitale kann bis zu sechs Elektronen aufnehmen. Somit kann das zweite Hauptenergieniveau bis zu acht Elektronen aufnehmen, zwei im s-Orbital und sechs im p-Orbital.

Das dritte Hauptenergieniveau hat ein s-Orbital, drei p-Orbitale und fünf d-Orbitale, 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 einen f-Sublevel. Die f-Unterebene enthält sieben f-Orbitale, die jeweils bis zu 14 Elektronen aufnehmen können. Die Gesamtzahl der Elektronen im vierten Hauptenergieniveau beträgt 32.

Elektronennotation

Die Notation, die verwendet wird, um die Art des Energieniveaus und die Anzahl der Elektronen in diesem Niveau anzuzeigen, hat einen Koeffizienten für die Anzahl des Hauptenergieniveaus, einen Buchstaben für die Unterebene und eine Hochstellung für die Anzahl der in dieser Unterebene befindlichen Elektronen. Zum Beispiel die Notation 4p³ gibt das vierte Hauptenergieniveau, das p-Sublevel und das Vorhandensein von drei Elektronen im p-Sublevel an.

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