Elektronskal

Ett mycket viktig del av hur atomerna beter sig beror på hur deras elektronskal ser ut. Ett elektronskal beskrivs i Bohrs atommodell som ett skal runt kärnan på ett visst avstånd där det får plats ett specifikt antal elektroner som cirkulerar runt kärnan.

Elektronskalens namn

Elektronskalen räknas från kärnan och utåt. Det innersta skalet kallas för K-skalet, nästa skal kallas för L-skalet, och därefter kommer M-skalet. På samma sätt fortsätter man i alfabetet tills man når Q-skalet, vilket är det yttsta skalet man behandlar i modellen.

Det yttersta elektronskalet som det finns elektroner i kallas för valensskalet. Det är elektronerna i detta skal som ger atomen dess speciella egenskaper.

Antalet elektroner per skal

Antalet e- (elektroner) som maximalt kan finnas i ett skal kan beräknas med denna enkla formel: \( \mathrm{ Antal \; e^- = 2 \cdot n^2}\),
där n är elektronskalets nummer. K-skalet är det första (innersta) skalet, alltså har det 1 som nummer. Via formeln konstaterar vi att det max kan finnas två elektroner i det skalet. På samma sätt kan vi konstatera att det får plats 8 elektroner i L-skalet (n = 2) och 18 elektroner i M-skalet (n = 3).

Hur elektronerna fördelas i skal

Generellt placeras elektroner i de inre elektronskalen före de yttre. Detta sker på grund av att elektronerna får mindre energi ju närmare kärnan de är.

Förklaring av en term

När vi använder begrepp som "hur elektronskal fylls", syftar vi på hur elektroner placeras om vi teoretiskt sett hade tagit bort alla elektroner från atomen, och satt tillbaka dem en efter en.

Elektronkonfiguration

Elektronkonfigurationen (i detta fall baserat på Bohrs atommodell) beskriver i vilka skal elektronerna i en atom befinner sig i. Nedan ses ett exempel:

K L M N
20 p+ 2 8 8 2

Ca (kalcium) innehåller 20 protoner, och har därmed också 20 elektroner. Först fylls K-skalet med 2 elektroner. K-skalet är därefter fullt. L-skalet fylls därefter med 8 elektroner (och är därefter fullt). M-skalet innehåller 8 elektroner (är dock inte fullt!), och N-skalet (det yttersta skalet) innehåller 2 elektroner.

Ett nytt exempel ses nedan:

K L M N
30 p+ 2 8 18 2

Zn (zink) innehåller 30 elektroner. Vi fyller först K och L-skalet helt. M-skalet är också helt fyllt. N-skalet (det yttersta skalet) innehåler 2 elektroner.

Riktlinjer för hur elektronskalen fylls

Du kan använda följande punkter (baserat på Hunds regel), och följa dem uppifrån och ned för att få ett hum om hur elektronskalen fylls:

(1) K- skalet fylls till 2 (fullt)
(2) L-skalet fylls till 8 (fullt)
(3) M-skalet fylls till 8 (ej fullt)

Detta täcker alla atomer upp till 18 elektroner. Därefter blir det lite mer otydligt hur elektronskalen fylls.

(4) N-skalet fylls till ungefär 2 elektroner (ej fullt)
(5) M-skalet fylls till 18 elektroner (därefter fullt)
(6) N-skalet fylls till 8 elektroner (ej fullt)

Vi går inte längre i denna artikel, men det fortsätter i samma stil där yttre elektronskal fylls en aning, och inre elektronskal därefter fylls.

På grund av att Bohrs atommodell är en förenkling av verkligheten så är det svårt att motivera exakt varför elektronskal M och uppåt fylls som de gör. Detta förklaras bättre med hjälp av orbitaler, vilket man dock inte går in på i gymnasiekemin.

Läs mer om hur de yttersta elektronerna påverkar atomens egenskaper i artikeln om valenselektroner.

Excitation

Genom att utifrån tillföra energi går det att excitera en elektron. Elektronen hoppar då ut från sitt normala elektronskal till ett elektronskal som ligger längre bort från kärnan. I och med att elektronen innehåller mer än energi kommer den förr eller senare att hoppa tillbaka till ett elektronskal med lägre energi, och avge energi i processen.

Excitation kan beskrivs med hjälp av energinivåer:

Excitation av elektronen i en väteatom. Inkommande energi (Eex) exciterar elektronen som hoppar från K-skalet till L-skalet. Den exciterade elektronen är dock inte stabil, utan faller till slut tillbaka till K-skalet och sänder ut energi (Eem) under processen.

Excitation av elektroner är anledningen till att exempelvis metaller avger färg i lågtestet när man placerar olika metaller i en eldslåga.

Övningsuppgifter

Fler övningsuppgifter

Här finns tre övningsuppgifter som handlar om elektronskal. För att få tillgång till övningsuppgifterna behöver du ett studentkonto eller skolkonto.

Övningsuppgift 1Svar

Hur många elektroner får plats i N-skalet?

Vi använder formeln \( \mathrm{ Antal \; e^- = 2 \cdot n^2}\). N-skalet är det fjärde skalet från kärnan räknat.

e- = 2 · 42 = 32


Artikeln skriven av Matias Ekstrand. Lämna feedback / ställ en fråga.
Publicerad 20 augusti 2010. Senast uppdaterad 10 november 2017.

Kommentarer är stängda