Side 353 Mer om energinivåene i atomer

Nederst på side 352 skriver vi:

«Først når det ikke er plass til flere elektroner i L-skallet, begynner M-skallet å fylles opp. I neon med atomnummer 10 er hele L-skallet fylt opp med 8 elektroner, siden det er 2 elektroner i K-skallet. Det neste grunnstoffet er natrium, som har 11 elektroner. Det har 1 elektron i M-skallet, siden K- og L-skallene er fulle. Det er totalt plass til 18 elektroner i M-skallet.»

Lenger ut skallene er oppfyllingene av skallene litt annerledes. Det er ikke nødvendigvis slik at det energimessige lavere skallet må være fullt før elektroner «blir plassert» i neste skall:

Nederst til venstre i figuren på side 353 ser vi at kalium (K) har 8 elektroner i M-skallet, og likevel har begynt å fylle opp N-skallet (med ett elektron). Videre ser vi at kalsium (Ca) også bare har 8 elektroner i M-skallet, men nå er to elektroner plassert i N-skallet.

For å forstå dette må vi se på hva kvantefysikken forteller oss om hvordan elektronene blir fordelt i de ulike energinivåene i et atom.

I følge kvantefysikken er det nemlig slik at hvert av skallene i atomet har underskall. Det vil si at innen hvert skall er det litt forskjellige energinivåer. Dermed kan energinivået til et underskall i hovedskall N være lavere enn energinivået til noen av underskallene i hovedskall M. Da blir dette N-underskallet fylt opp før de siste M-underskallene.

Det er vanlig å bruke betegnelsene s, p, d og f på underskallene i hvert hovedskall. Vi skriver at elektronfordelingen for eksempel for jern (Fe) er

$1{\text{s}}^{2}2{\text{s}}^{2}2{\text{p}}^{6}3{\text{s}}^{2}3{\text{p}}^{6}3{\text{d}}^{6}4{\text{s}}^2$

Her står tallene 1, 2, 3 og 4 for hovedskallene K, L, M og N. De høye indeksene sier hvor mange elektroner det er i hvert underskall. Elektronfordelingen ovenfor betyr altså at i skall 3 (M-skallet) er det 2 elektroner i s-underskallet, 6 elektroner i p og 6 elektroner i d. Og at jern har 2 elektroner i s-underskallet til skall 4 (N-skallet). Vi legger merke til at for jern er skallene K og L fulle, med henholdsvis 2 og 8 elektroner, mens M-skallet har 2 + 6 + 6 = 14 elektroner og er altså ikke fullt.

Elektronfordelingen for kalium er:

$1{\text{s}}^{2}2{\text{s}}^{2}2{\text{p}}^{6}3{\text{s}}^{2}3{\text{p}}^{6}4{\text{s}}^1$

Vi ser at ingen elektroner er plasser i d-underskallet. Det samme skjer med kalsium, se tabellen nedenfor.

Elektronfordelingen for de 23 første grunnstoffene.