Mi a különbség az atompálya és az elektronhéj között?

Egy elektronhéj az összetartozó atompályákból áll: pl. az eső héj az 1s.

A második héj a 2s és a 3 db. 2p együtt.

Egy atomnak lehet K, L, M, N, O, héja, mindegyik héjat 4 féle különböző formájú alhéj építheti fel, ezek az s, p, d, és az f.

Minden alhéjat a vele azonos nevű pályák alkotják, tehát a s alhéj s pályákból épül fel, a p alhéj pedig p pályákból.

A K a legelső héj, őt az s alhéj alkothatja, amelyet 1 db s(gömb formájú) pálya alkot. A következő az L, őt s alhéj, és p alhéj alkotja. A p alhéjat 3 db p(8-as formályú) pálya alkothatja.

3 db p pálya csak úgy fér el egy alhéjon, hogy egymásra merőlegesek, magyarán képzelj el 3 db 8-ast, amik a karikák kereszteződésénél keresztezik egymást egymással derékszöget bezárva(a Windows egyik képernyőkímélője csinál ilyen formát).

Az M héjat 1 db s, 3 db p, és 3 db d pálya alkothatja, és így tovább.

És, hogy tovább tudjunk lépni fontos tudni, hogy egy pályán legfeljebb 2 elektron tartózkodhat. Magyarán a K héjon, mivel annak csak s alhéja, és annak csak 1 db s pályája van 2 elektron tartózkodhat. Az L héjon, mivel annak s, és p alhéja is van, összesen 8 elektron tartózkodhat, mert ugye az s héj egyetlen s pályáján lehet 2 elektron, és a p alhéj 3 db p pályáján pályánként lehet 2 elektron, ami összesen 2+6=8 elektron.

Nézzünk két példát: A héliumnak 2 elektronja van, ezek elférnek a K héjon, annak s alhéján, és annak egyetlen s pályáján.

A kénnek 16 db elektronja van. Ebből 2 a K héjra kerül, ahol betölti az s alhéj s pályájának s elektronpályáját. Maradt 14. A következő két elektron már nem fér el a K héjon, így azok az L héjra kerülnek annak is az s alhéjára, és ugye annak az s pályára. Maradt 12. Ezek még mindig a L héjra kerülnek, csak már nem az s alhéjra, mivel az már betelt, hanem a p alhéjra, mivel a p alhéjat 3 db p pálya alkotja, így ez fel tud venni 6-ot. Marad 6. Ezek már az M héjra kerülnek, ebből 2 annak s alhéjára, és annak s pályájára. Marad 4 amely az M héj, p alhéjára kerülnek. Röviden:

K héj s alhéj 2 elektron

L héj s alhéj 2 elektron

L héj p alhéj 6 elektron

M héj s alhéj 2 elektron

M héj p alhéj 4 elektron

Mint láthatod először mindig az alacsony energiájú héj, és azon belül az alacsony energiájú héjat töltődnek fel először, tehát feltöltődik a K héj, és annak s alhéja, majd az L héj, és annak s alhéja, majd még mindig az L héj, de annak már a p alhéja, és így tovább.

Most jön a képbe a Hund szabály. Minden azonos alhéjon lévő elektron próbál úgy elhelyezkedni, hogy egyedül maradhasson egy pályán. Tehát térjünk vissza az utolsó példa utolsó sorához.

Az M héj, p alhéjára csak 4 elektron jutott, pedig 6 férne(3 p pálya, pályánként 2), ez azt jelenti, hogy 2 feltölt egy pályát, de a maradék 2-nek már egy-egy saját pálya jut.

Az atompálya az a terület, ahol az adott elektron 90%-os valószínűséggel megtalálható. Ezt úgy képzeld el, mint egy felhőt, aminek nem egyforma a sűrűsége, és valahol ott van benne az elektron.

Az 1s pálya pl. gömb alakú és a mag körül a legsűrűbb, kifelé pedig ritkul. A pályák átfedik egymást, de az elektronok nem ütköznek össze: elkerülik, eltaszítják egymást.

"mi az oka, hogy egyes részeken 90%-kal nagyobb eséllyel megtalálhatjuk, mint a többi részén?"

Itt a H atomnál két hatás van: az atommag és az elektron vonzza egymást - annál erősebben, minél közelebb vannak. Tehát alapesetben az eletronnak oda kellene tapadni az atommag szélére.

Ezt a kvantumhatározatlanság miatt nem teszi: ugyanis ez azt jelentené, hogy a helye és a sebessége is egészen pontosan meg van határozva, egyszerre. Ez pedig így nem működik: az elektron egy nagy felhőben körbeveszi az atommagot, és ha ez a felhő elkezd kisebb lenni (összébb megy, mert vonzza az atommag), akkor a sebessége annyira határozatlan lesz, hogy rögtön távolabb megy az atommagtól. Emiatt ugye beáll egy egyensúly - de persze ez statisztikusan változhat, ezért nagyon ritkán előfordul olyan is, hogy az elektron magától kirepül az atomból.

A többi atomnál az elektronok ráadásul taszítják is egymást, ezt is bele kell számolni a hatások közé.

"Igaz, hogy van egy olyan szabály, hogy az egyes alhéjakon maximum csak 2 elektron lehet?"

Igen.

Tulajdonképpen csak egy szabály van: bizonyos részecskékből (pl. proton, elektron, stb) nem lehet a világon kettő sem pontosan ugyanolyan állapotban.

Tehát egy atom körül egy pályán sem.

Azért 2 elektron fér el egy pályán, mert a spinjük különbözik, és a spin csak 2 féle lehet.

Más részecskék (pl. a fotonok) akármennyien lehetnek ugyanabban az állapotban, ugyanott - nem zavarják egymást.

"A spin mi is akar lenni? Az elektron töltéséért felelős, vagy a mozgásáért?"

Egyikért sem. Eredetileg úgy gondolták, hogy a forgást jelenti, de ez sem igaz. Akkor az elektron kerületének fénysebesség fölött kellene forognia.

Ez egy olyan jellemző, amit nem ismerünk a látható világban, mert csak kicsiben létezik.

"Illetve igaz az, hogy csak kettő lehet egy elektronban, vagy valahogy párosítva?"

Igen, és előfordul olyan is, hogy az elektronok nincsenek is atomban, mégis az ellentétes spinűek összeállnak párba. Ez a szupravezetés.

"Mik akarnak lenni ezek a nyilak? Ezek a spinek?"

Igen.