Door Kylene Arnold – Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Het beschrijven van de toestanden van elektronen in atomen kan een uitdaging zijn. Zonder nauwkeurige terminologie zijn er veel misverstanden. Natuurkundigen lossen dit op door vier kwantumgetallen te gebruiken die de orbitaal van elk elektron op unieke wijze identificeren. Deze cijfers laten ook zien hoeveel elektronen een atoom in zijn buitenste schil, oftewel valentieschil, kan bevatten.

TL;DR

Om het totale aantal elektronen voor een gegeven reeks kwantumgetallen te berekenen:1) Tel de volledig bezette orbitalen onder het hoofdkwantumgetal. 2) Voeg de elektronen toe in die volledige orbitalen. 3) Tel de elektronen in alle volledig bezette subschalen op tot aan het hoekkwantumgetal. 4) Voeg voor de laatste subschil twee elektronen toe voor elke toegestane magnetische kwantumgetalwaarde tot aan de opgegeven waarde. De som is het maximale aantal elektronen dat het atoom kan bevatten.

1. Identificeer volledige orbitalen onder het hoofdkwantumgetal

Het hoofdkwantumgetal (n) vertelt je hoeveel schillen er vóór de huidige gevuld zijn. Trek één af van n om het aantal volledig gevulde onderste schalen te vinden.

2. Tel elektronen in de volledige orbitalen

Elke schil kan een specifiek maximaal aantal elektronen bevatten:2 in de eerste (n=1), 8 in de tweede (n=2), 18 in de derde (n=3), 32 in de vierde (n=4), enzovoort. Tel deze waarden op voor alle granaten die volledig bezet zijn.

3. Bepaal de subshell op basis van het hoekkwantumgetal

Het hoekkwantumgetal (l) geeft het subshell-type aan:0 =s, 1 =p, 2 =d, 3 =f. l=1 komt bijvoorbeeld overeen met een p-subshell.

4. Voeg elektronen toe uit volledig bezette subshells

Voeg voor elke subschil onder die aangegeven met l de maximale elektronencapaciteit toe:s =2, p =6, d =10, f =14. Als l=1 (p), tel dan 2 uit de s-subschil op. Als l=2 (d), tel dan 2 uit s en 6 uit p op, zodat je in totaal 8 krijgt.

5. Combineer elektronen van volledige orbitalen en subshells

Voeg de getallen uit stap 2 en 4 toe. Dit geeft het aantal elektronen tot aan de laatste volledig bezette subschil van de huidige schil.

6. Evalueer het magnetische kwantumgetal

Het magnetische kwantumgetal (m) specificeert de oriëntatie van orbitalen binnen een subshell. Het varieert van –l tot +l. Voor l=1 zijn mogelijke m-waarden –1, 0, +1.

7. Tel oriëntaties tot aan de opgegeven m-waarde

Maak een lijst van alle toegestane m-waarden in oplopende volgorde en tel hoeveel er voorafgaan aan of gelijk zijn aan de gegeven m. Elke oriëntatie kan twee elektronen bevatten (spin-up en spin-down).

8. Voeg de resterende elektronen toe

Vermenigvuldig het aantal getelde oriëntaties met 2 en tel dit op bij het totaal uit stap 5. Het resultaat is het maximale elektronenaantal voor het atoom beschreven door de kwantumgetallen (n, l, m).

Voorbeeld:Voor (n=4, l=1, m=0) zijn er 3 volledig gevulde schillen (28 elektronen) + 2 elektronen uit de s-subschil (totaal 30). Bij l=1 zijn de mogelijke m-waarden –1, 0, +1; tot m=0 zijn er twee oriëntaties, waarbij 4 elektronen worden toegevoegd. Het atoom kan in totaal 34 elektronen bevatten.

Afbeeldingsbron:knowlesgallery/iStock/GettyImages