Valaki elmagyarázná értherően az elektronburok kiépülését?

Minél közelebb van az elektron az atommaghoz, annal kisebb az energiája. Persze nem lehet akárhol, csak az úgynevezett atompályákon. Ha alapállapotban van az atom (vagyis nincs gerjesztve), akkor az elektronjai a legkisebb energiájú helyen vannak. Ez az energia minimumra törekvés elve.

(Ha gerjesztjük pl. azzal, hogy fény éri ("fotonokkal bombázzuk"), akkor energiát kap az elektron a fotontól, amitől nagyobb energiájú pályára ugrik. Aztán egy idővel az energiaminimumra törekvés miatt visszaugrik a kisebb energiájúra, az energiakülönbséget pedig kisugározza egy foton alakjában. Ez az idő tipikusan észrevehetetlenül pici, de néhány foszforeszkáló anyagnál több óra is lehet. Nappal megvilágítjuk, éjszaka meg visszaugrik alapszintre és foszforeszkál.)

Az atompályuák, vagyis azok a pályák, ahol az elektronok lehetnek, azok nem csak különböző távolságra vannak az atommagtól, de különböző az alakjuk is. A legegyszerűbb pálya (s a neve) egy gömbnek néz ki, ilyenből egy héjon egyetlen egy lehet. pl. a hidrogén esetében a K héjon (ez a legbelső héj) van az 1s nevű pálya, azon van egy szem elektron. A héliumnál ugyanezen a pályán van egy másik is, és be is telt a pálya.

Egy atompályán maximum 2 elektron lehet. és a két elektron ellentétes spinű kell legyen, ez a Pauli elv.

(Spin: úgy képzeld el, hogy ellenkező irányba pörög az elektron, de valójában ilyen nincs, mert az elektron nem egyeteln gömböcske, ami tud pörögni. Ennek ellenére nem baj, hogy így képzeled, csak tudd, hogy ez nem igaz. Rajzon felfelé és lefelé mutató nyíllal szokták ábrázolni a kétféle spint.)

A második héjon (L a neve) szintén van egy gömb alakú atompálya (2s a neve, a 2 arra utal, hogy ez a második héjon lévő pálya), ahol szintén 2 elektron lehet, Ez a héj messzebb van, ezért több atompálya is elfér rajta (elfér alatt azt értem, hogy az elektronok elég messze lesznek egymástól ahhoz, hogy a taszításuk ellenére is ott lehessenek.) Ezért ezen a héjon több atompálya is van. Az s nevű mellett van ott p nevű is, Ennek 8-as alakja van, és van belőle három is, ahogy a 8-as a térben háromféle irányban (x, y és z tengely mentén) tud állni. Ezek a 2p atompályák, lehet rajtuk pályánként 2 elektron a Pauli elv szerint, összesen tehát 6. Az L héjon így lehet 2+6 elektron (a 2s és a 2p pályákon összesen).

Ezeket a 2s és 2p pályákat nevezik alhéjaknak, az L héjon tehát van 2 alhéj.

Most már érdemes nézni is valamit:

[link]

Ahogy mozgatod az egeret az atomok között, látod, hogy melyik atompályák töltődnek fel elektronnal, érdemes játszani kicsit.

Figyeld meg, hogy ahogy mész az egérrel mondjuk a bórtól a neonig (második sor a periódusos rendszerben, a K héj (vagyis 1s atompálya) teljesen be van töltve, a második, vagyis L héj töltődik, azon belül is a 2s már be van töltve, a 2p alhéj töltődik éppen), azt látod, hogy a B,C,N esetében felfelé mutató spinű elektronok kerültek be a 2p alhéj x,y és z irányba mutató 8-asaiba, aztán az O,F,Ne atomoknál jöttek melléjük a lefelé mutattó spinű elektronok. Vagyis az atompályák úgy töltődnek fel, hogy lehetőleg azonos spinű elektronok kerüljenek bele, amíg csak lehet. Ez a Hund szabály.

Ezt úgy szokták magyarázni, hogy képzelj el egy buszt, amire egymást nem ismerő emberek ülnek fel. Amíg van hely, addig mindenki olyan székre ül, aminek a párjában még nem ül senki, Amikor a busz fele betelt, akkor kezdenek feltöltődni a maradék székek. Az elektronok is így töltik be az atompályát.

A periódusos rendszer második sorában (amikor is az L héj töltődik) a lítium és a berílium elektronjai betöltötték a 2s atompályát (ahol csak 2 elektron lehet, tehát a Hund szabály itt nem nagyon tud látványosan érvényesülni, ez egy 2 személyes busz), aztán a bórtól a neonig már a Hund szabály szerint töltődött fel a 2p alhéj.

Látszik az is, hogy a periódusos rendszer harmadik sorában (nátriumtól argonig) már 3 héj van (K,L,M a neve, bár a ptable csak 1,2,3-nak nevezi), de az M héjon továbbra is csak két alhéj töltődik, a 3s és 3p alhéjak. (A 3p alakja picit másmilyen 8-as, mint a 2p alakja volt: erősen kettészakadt a 8-as a közepénél, mert ott van a 2p nyolcasa.) Lehet az M héjon még egy újabb alhéj is, 3d a neve, de majd csak a periódusos rendszer negyedik sorában kezd el töltődni. Annak az alhéjnak leginkább X-szerű alakja van és 5 irányban is állhat a térben, vagyis 5·2 elektron fér el rajta.

Mindaz, amiről eddig szó volt, azoknak egy másik jelölése a kvantumszámok. Háromféle kvantumszám van, n,ℓ,m a jelük, ahol n a főkvantumszám, ℓ a mellékkvantumszám, m pedig a mágneses kvantumszám:

n: ez valójában a héj sorszáma: n=1: K, n=2: L, n=3: M, stb. Ez leginkább azt adja meg, hogy milyen messze van az elektron az atommagtól.

ℓ: ezek az alhéjak, vagyis az s,p,d stb. jelű atompályák. ℓ=0: s, ℓ=1: p, ℓ=2: d, stb. Ez leginkább a pálya alakját határozza meg, bár természetesen ezeknek az alhéjaknak az energiája is más (de kevesebb az energiaváltozás, mint amikor főkvantumszám változik).

m: ez pedig a spin. +1/2 és -1/2 a két lehetséges érték, ezeka felfelé meg lefelé mutató nyilak.

Pl. az n=3,ℓ=2,m=1/2 kvantumszám az M héjon, a 3d pályán lévő felfelé mutató spinű elektront jelenti.

#bongolo

Szép válasz, de a kvantumszámokról szóló rész egy kissé pontatlan, mivel a mágneses kvatnumszám kimaradt.

Az atomban az elektron állapota 4 kvantumszámmal jellemezhető. Ebből bongolo megadott hármat, a negyedik (bár sorrendben inkább harmadinak szokták említeni) a mágneses kvantumszám. Jele: m(l). (A spin kvantumszámé pedig m(s), a zárójelbe írt betűk valójában alsó indexben lennének, ha lehetne itt is úgy.)

A mágneses kvantumszám az atompályák térbeli irányultságát adja meg (lényegében). Onnan az elnevezés, hogy alapesetben az azonos fő- és mellékkvantumszámú pályák energiája egyforma, de mágneses térben felhasadnak, azaz az energiájuk eltérő lesz. A mágneses kvantumszám értéke -(l-1) és +(l-1) között változhat (egész szám).