Huvudsaklig energinivådefinition

I kemi hänvisar den huvudsakliga energinivån för en elektron till skalet eller omloppet i vilket elektronen är belägen relativt atomens kärna. Denna nivå betecknas med det viktigaste kvantantalet n. Det första elementet i en period av det periodiska systemet introducerar en ny huvudenerginivå.

Energinivåer och atommodellen

Begreppet energinivåer är en del av atommodellen som bygger på en matematisk analys av atomspektra. Varje elektron i en atom har en energisignatur som bestäms av dess förhållande till andra negativt laddade elektroner i atomen och den positivt laddade atomkärnan. En elektron kan ändra energinivåer, men bara med steg eller kvanta, inte kontinuerliga steg. Energin i en energinivå ökar ju längre ut från kärnan den är. Ju lägre antalet en huvudenerginivå är, desto närmare är elektronerna varandra och till atomens kärna. Under kemiska reaktioner är det svårare att ta bort en elektron från en lägre energinivå än från en högre.

Regler för huvudsakliga energinivåer

En huvudsaklig energinivå kan innehålla upp till 2n² elektroner, där n är antalet på varje nivå. Den första energinivån kan innehålla 2 (1)² eller två elektroner; den andra kan innehålla upp till 2 (2)² eller åtta elektroner; den tredje kan innehålla upp till 2 (3)² eller 18 elektroner, och så vidare.

Den första huvudenerginivån har ett undernivå som innehåller en orbital, kallad s orbitalen. Orbitalet kan innehålla högst två elektroner.

Nästa huvudenerginivå innehåller en s orbital och tre p orbitaler. Uppsättningen av tre p-orbitaler kan rymma upp till sex elektroner. Således kan den andra huvudsakliga energinivån rymma upp till åtta elektroner, två i s orbital och sex i p orbital.

Den tredje huvudsakliga energinivån har en s orbital, tre p orbitaler och fem d orbital, som vardera kan hålla upp till 10 elektroner. Detta tillåter maximalt 18 elektroner.

Den fjärde och högre nivån har ett f underplan utöver s, p och d orbital. F-underplanet innehåller sju f orbitaler, som var och en kan rymma upp till 14 elektroner. Det totala antalet elektroner i den fjärde energinivån är 32.

Elektron notation

Notationen som används för att ange typen av energinivå och antalet elektroner i den nivån har en koefficient för antalet huvudenerginivå, en bokstav för undernivån och ett superskript för antalet elektroner som finns i det undre nivån. Till exempel notationen 4p³ indikerar den fjärde huvudenerginivån, p-underplanet, och närvaron av tre elektroner i p-undernivån.

Att skriva ut antalet elektroner i alla atomers energinivåer och underhöjder ger atomens elektronkonfiguration.