Del er del 3 i en serie av et kurs i kvantefysikk. Temaet denne gangen er skyen av elektroner rundt atomkjernene.
Mange er sikkert kjent med de gamle skallmodellene fra egen skolegang. Her tar vi modelleringen et godt steg videre.
Nivå 1
Niels Boehrs enkle modell av hydrogen, det enkleste av grunnstoffene (nr. 1, ett proton i kjernen):
Nivå 2 - sprang mellom elektronskall
Men det ene elektronet behøver faktisk ikke å være i det innerste skallet. Det er kun dersom elektronet har det lavest mulige energinivået.
Tilføres elektronet energi, så kan det for eksempel sprette ut i skall nummer 2 (n = 2). Det kan atter vende tilbake til n = 1, men da avgir elektronet et foton med bølgelengde 656 nanometer, som vil være synlig lys i området rødt.
Mange tror planetene går i sirkulære baner rundt solen, men det er feil, siden alt som går i bane rundt solen gjør dette i ellipser.
Nå er det på tide å forkaste hele modellen med kulerunde elektronskall. Ingenting er nemlig like enkelt som det ser ut som. Sirkulære skall forekommer, men de er mer unntaket enn regelen. Se på de tre elektronskallene på forrige figur.
Nivå 3 - orbitaler
Dersom energinivået til elektronet er på n = 1 (laveste nivå, nærmest kjernen), angir figuren under til venstre med rødt områdene det er mest sannsynlig å observere elektronet. For n = 2 (energinivå 2) får vi modellen til høyre, som i 3D vil nærmest se ut som en smultring.
Dette her kalles orbitaler. 1s til venstre angir et område med energi på nivå 1. På 2s til høyre kan vi tenke at det bygges en smultring rundt det innerste skallet - et påbygg. Det er mest sannsynlig at elektronet oppdages nær der vi oppfatter at skall 1 og 2 befinner seg.
s-orbitalene er tilnærmet runde fra et perspektiv, men med innsenkninger sett i fra siden. Slik fortsetter det med 3s, 4s, 5s og så videre, det bygges på nye smultringer utover.
Nivå 4 - skallene tyter ut i forskjellige retninger
Elektronet kan også befinne seg i orbitaler som ser annerledes ut, for eksempel i p-orbital. 1p er maken til 1s, men se hva som skjer med 2p:
Dette ser jo nærmest ut som to ballonger på hver side av kjernen!
3p bygger på et par nye ballonger utenpå de to første (husk at 1p = 1s).
Videre er det d-orbitaler og f-orbitaler, men tror jeg nå skal nøye med å vise en del av orbitalene for hydrogen-elektronet. Farge nærmest pluss angir størst sannsynlighet for å observere elektronet.
Forenklet sett, er systemet slik:
For n = 1 kan det kun være 1s
For n = 2 kan det være 2s eller 2p
For n = 3 kan det være 3s, 3p eller 3d
For n = 4 kan det være 4s, 4p, 4d eller 4f
For n = 5 kan det være 4s, 4p, 4d, 4f eller 5g og så videre...
Men selv dette blir jo statisk og skjematisk.
Nivå 5 - 5G-skolen
Viser til slutt noen av de beste visualiseringene av noen mulige elektronskyer rundt hydrogen, det vil si egentlig "ett elektron". Karbon har 6 elektroner, da blir det verre!
Comments