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Das Hauptenergieniveau, auch als Hauptquantenzahl bekannt , ist der Bereich oder die Hülle außerhalb des Atomkerns, in dem sich ein Elektron ohne Energieverlust oder -gewinn und mit der geringstmöglichen Energie befinden kann. Die Hauptenergieebenen haben wiederum Unterenergieebenen. Diese Unterebenen sind als sekundäre oder azimutale Quantenzahl (l) bekannt .
Darstellung von Energieniveaus
Um alle Elektronen in einem Atom eines der derzeit bekannten Elemente zu enthalten, werden nur 7 Energieniveaus benötigt. Diese Niveaus werden durch die Buchstaben K, L, M, N, O, P, Q oder durch Zahlen von 1 bis 7 dargestellt, wobei 1 das niedrigste Energieniveau und 7 das höchste Energieniveau ist.
Jedes Hauptenergieniveau hat eine bestimmte Anzahl von Elektronen und kann bis zu 2n 2 Elektronen enthalten, wobei n die Nummer des Niveaus ist. Somit kann die erste Ebene bis zu 2 Elektronen 2 x (1) 2 = 2 enthalten; die zweite bis zu 8 Elektronen, 2 x (2) 2 = 8; die dritte bis 18, 2 x (3) 2 = 18, und so weiter. Daher lautet die Gleichung zur Berechnung der Anzahl der Elektronen in jedem Energieniveau X= 2n 2
Die einem Energieniveau zugeordnete Energie nimmt mit zunehmender Entfernung vom Kern zu. Befindet sich beispielsweise ein Elektron im siebten Energieniveau, ist ihm viel mehr Energie zugeordnet als einem Elektron im ersten Energieniveau.
energetische Unterebenen
Jedes Hauptenergieniveau enthält ein Energieunterniveau, das aus einer bestimmten Anzahl von Orbitalen besteht, und in jedem von ihnen können sich nicht mehr als zwei Elektronen befinden. Wie die Hauptenergieniveaus werden auch die Unterenergieniveaus durch Buchstaben dargestellt, in diesem Fall sind es s, p, d, f.
Jedes Hauptenergieniveau hat ein Unterniveau, das ein s (1s)-Orbital enthält , daher kann es maximal zwei Elektronen enthalten . Die Elektronen in diesem Orbital werden s-Elektronen genannt und haben die niedrigste Energie aller Elektronen in diesem Hauptenergieniveau. Diese Schale kann maximal 2 Elektronen enthalten .
Jedes Hauptenergieniveau über dem ersten enthält ein s-Orbital und drei p-Orbitale . Ein Satz von drei p-Orbitalen, die als p-Unterschale bezeichnet werden , kann maximal sechs Elektronen aufnehmen . Daher kann die zweite Ebene maximal acht Elektronen enthalten , also zwei im s-Orbital (2s) und 6 in den drei p-Orbitalen (2p).
Jedes Hauptenergieniveau über dem zweiten enthält zusätzlich zu einem s-Orbital und drei p-Orbitalen einen Satz von fünf d-Orbitalen, die als d-Unterschale bezeichnet werden und maximal zehn Elektronen aufnehmen können . Somit enthält die dritte Schale maximal 18 Elektronen : 2 im s-Orbital, 6 in den drei p-Orbitalen und 10 in den fünf d-Orbitalen.
Die vierte Ebene und höhere Ebenen haben zusätzlich zu allen oben genannten auch eine f-Unterschale, die sieben f-Orbitale enthält und die maximal 14 Elektronen aufnehmen kann . Somit kann die vierte Schale bis zu 32 Elektronen enthalten : 2 im s-Orbital, 6 in den drei p-Orbitalen, 10 in den fünf d-Orbitalen und 14 in den sieben f-Orbitalen.
Nachfolgend finden Sie die Tabellen, die alle oben erläuterten Informationen zusammenfassen:
Tabelle Energieniveaus und Unterniveaus
| Energieniveaus ( n ) | 1 | 2 | 3 | 4 |
|---|---|---|---|---|
| Unterebenen | Ja | s p | s p d | s p d f |
| Anzahl der Orbitale jedes Typs | 1 | 1 3 | 1 3 5 | 1 3 5 7 |
| Orbitale Benennung | 1s | 2s 2p | 3s 3p 3d | 4s 4p 4d 4f |
| Maximale Anzahl von Elektronen in Orbitalen | 2 | 2 – 6 | 2 – 6 – 10 | 2 – 6 – 10 -14 |
| Maximale Anzahl von Elektronen pro Ebene | 2 | 8 | 18 | 32 |
Quellen
Bautista, C. [Chemie lernen].(31. März 2020). Energieniveaus [Videodatei]. Youtube. https://youtu.be/p3v5b81E6NQ
