Atommodel
Grundbeskrivelse
I den simpleste, meget forenklede atommodel kredser elektronerne omkring atomkernen i baner, der er ordnet i skaller med forskellig afstand til kernen.
![Simpel atommodel](/fysikleksikon/A/atommodel/ScientificLinux-Logo.gif)
Simpel atommodel (RacoonyRE, Scientific Linux Logo, Wikimedia Commons)
Der kan ikke være lige mange elektroner i hver skal. I den inderste skal er der kun plads til to elektroner, mens der kan være op til otte i den næste. Generelt er det maksimale antal elektroner i en skal det dobbelte af kvadratet på skalnummeret, altså 2,8,18,32,..
Atomerne har en tendens til at foretrække at have op til enten to eller otte elektroner i den yderste skal. Grundstof nr. 18, argon, har henholdsvis 2, 8 og 8 elektroner i skal 1,2 og 3. Der er én elektron mere i kalium, grundstof nr. 19. Den havner i skal 4, fordi der ikke kan være over 8 i den yderste skal. Grundstof 20, calcium, har to elektroner i skal 4. I de følgende grundstoffer fyldes skal 3 op til 18, hvorefter skal 4 fyldes op til 8.
Uddybende beskrivelse
I en mere realistisk atommodel er elektronerne indplaceret i et system af energiniveauer. Der er den sammenhæng mellem de to modeller, at et højere energiniveau svarer til en større afstand til kernen og dermed en 'skal' med større radius.
![Tværsnit af de første bølgefunktionerne for brint](/fysikleksikon/A/atommodel/505px-Hydrogen_Density_Plots.png)
Nogle af brintatomets orbitaler. Kvantetallene n, l, m står i parentes på hver billede. (Kyle Forinash, Wikimedia Commons)
På atomar skala kan tingene ikke beskrives med almindelig klassisk fysik. Elektronernes simple baner omkring kernen er her erstattet af orbitaler - en kvantefysisk måde at beskrive deres tilstand på. En orbital beskrives med en matematisk funktion, bølgefunktion, der angiver, hvordan elektronerne er fordelt udstrakt i rummet omkring atomkernen, snarere end at være i et bestemt punkt, der løber rundt i en bane.
En elektrons tilstand i et atom beskrives ved fire kvantetal. Hovedkvantetallet n svarer til skalnummeret i den simple model. Det kan have værdierne 1,2,3... Elektronens energi afhænger primært af n, men de andre kvantetal spiller også en rolle.
Det azimutale kvantetal l beskriver orbitalernes rumlige form. Det kan være fra 0 op til n-1. En orbital med l=0 er kuglesymmetrisk omkring atomkernen, mens en med l=1 er delt i to dele, der ligger symmetrisk overfor hinanden med kernen i midten.
Det magnetiske kvantetal m beskriver orbitalernes retning i rummet. Det kan have værdier fra -l til +l. Der findes en orbital for hver værdi af m, så der er én orbital med l=0 og tre med l=1.
Det sidste kvantetal er spinkvantetallet s som kan være -½ eller +½.
I et atom kan der ikke være mere end én elektron i en given tilstand. Der kan med andre ord ikke være to elektroner med samme værdi for alle fire kvantetal. Hver orbital kan indeholde to elektroner, en med s=-½ og en med s=+½.
I den inderste skal er n=1. Så vil både l og m være 0 og der er kun én orbital med to elektroner.
I den næste skal er n=2. Her kan l være 0 eller 1. Når l=0, vil m også være 0, men når l=1 kan m være -1, 0 eller +1. Her er der én orbital med l=0 og tre med l=1. I alt bliver der fire orbitaler med otte elektroner når n=2.
Det er her, vi finder forklaringen på, at der kan være to elektroner i den inderste skal, otte i den næste osv.
Energiniveauerne fyldes op nedefra, startende med dem, der har lavest energi. Selv om n betyder mest for energien, har f.eks. en tilstand med n=4 og l=0 lavere energi end en med n=3 og l=2. Derfor fyldes skallerne op i den lidt særprægede rækkefølge.
Michael Quaade
Vælg en kategori
![Alfabet til navigation i fysikleksikonet](/fysikleksikon/alfabetboks/alfabet_front_fade235.jpg)