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In einem Schalendiagramm steht jeder Kreis für ein Energieniveau. Die Kreise sind keine festen Bahnen, auf denen Elektronen laufen. Sie zeigen nur die Anordnung der Energieniveaus im einfachen Modell.
Die Schalen tragen Buchstabennamen:
| Schale | Schalennummer |
|---|---|
Die Buchstaben bis benennen die Schalen. Der Wert ist die Schalennummer. Mit größerem liegt die Elektronenschale im Allgemeinen weiter vom Kern entfernt und besitzt eine höhere Energie.
Die Schalen heißen bis . Für die Schalennummer beträgt die maximale Kapazität . Setze die Schalennummer ein, um die jeweilige Obergrenze zu berechnen:
| Schale | Schalennummer | Maximale Elektronenzahl nach |
|---|---|---|
Das Wort maximal ist entscheidend. Die Schale kann bis zu Elektronen aufnehmen. Daraus folgt aber nicht, dass jedes Atom die Schale erst vollständig mit Elektronen füllt, bevor die nächste beginnt. Für die Beispiele bis Calcium verwenden wir das vereinfachte Schalenmuster im interaktiven Modell.
Wähle ein neutrales Atom. Bei einem neutralen Atom entspricht die Elektronenzahl der Ordnungszahl. Lies anschließend ab, wie sich die Elektronen auf die Schalen , , und verteilen.
Calcium besitzt Elektronen. Sein vereinfachtes Schalenmuster lautet daher .
Calcium hat die Ordnungszahl . Das Symbol steht für die Ordnungszahl. Weil das Atom neutral ist, besitzt es ebenfalls Elektronen. Fülle die Schalen der Reihe nach von der niedrigsten Energie an und notiere die Elektronenzahl jeder Schale.
Die Füllschritte im einfachen Schalenmodell sind:
Eine häufige Frage ist: Warum nicht ?
Im Grundzustand von Calcium besetzen die Elektronen die Unterschale vor . Die Zahl vor dem Buchstaben bezeichnet die Hauptschale: gehört zur Schale , zur Schale . Die Schale N wird also besetzt, bevor die Schale M ihre Höchstbelegung erreicht.
Nach den Schalen K und L bleiben Elektronen. Acht besetzen die bereits bei Argon belegten Bereiche der Schale M, die nächsten zwei die Unterschale 4s. Daraus folgt die Grundzustandskonfiguration .
Zwei Aussagen dürfen dabei nicht verwechselt werden.
| Aussage | Genaue Bedeutung |
|---|---|
| Atomhüllen werden als Kreise gezeichnet. | Die Zeichnung stellt Energieniveaus dar. Elektronen bewegen sich nicht auf einer starren Kreisbahn. |
| Die Formel gibt die maximale Kapazität an. | Die maximale Kapazität unterscheidet sich von der Reihenfolge, in der Elektronen die Schalen füllen. Für schwerere Elemente braucht man das Unterschalen- und Orbitalmodell. |
Im modernen Orbitalmodell besetzen Elektronen nach Argon zuerst das Niveau und danach . Das interaktive Modell oben zeigt mit einem einfachen Schalenmuster die Elektronenzahl in jeder Schale. Eine genauere Konfiguration verwendet die moderne Auffüllreihenfolge der Orbitale.
Die äußerste Schale führt auch zur Vorstellung von Valenzelektronen. Elektronen in der äußersten Schale werden Valenzelektronen genannt und haben großen Einfluss darauf, ob ein Atom dazu neigt, Ionen oder chemische Bindungen zu bilden.
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