Elektronenhülle

Elektronenhülle

Als Elektronenhülle bezeichnet man die Gesamtheit der Elektronen eines Atoms oder Ions.

Sie bestimmt maßgeblich die chemischen Eigenschaften eines Atoms oder Ions. Chemische Bindungen kommen durch Änderungen bzw. Wechselwirkungen der Elektronenhülle zustande.

Je nach Atommodell wird die Struktur unterschiedlich detailliert beschrieben:

Das Bohrsche Atommodell beschreibt die Elektronenhülle aufgrund der spektroskopischen Daten eingeteilt in verschiedene Energieniveaus, so genannte Schalen. Diese haben eine maximale Besetzungszahl. Auf der äußersten Schale befinden sich nach der Oktettregel maximal 8 Elektronen, da dann die Edelgaskonfiguration erreicht ist. Von innen nach außen ist die Elektronenhülle in folgende Schalen (Hauptenergieniveaus) gegliedert:

K-Schale (max. 2 Elektronen)
L-Schale (max. 8 Elektronen)
M-Schale (max. 18 Elektronen)
N-Schale (max. 32 Elektronen)
O-Schale (max. 50 Elektronen)
P-Schale (max. 72 Elektronen)

Mit diesem Modell konnte Bohr die von Johann Jakob Balmer 1885 durch eine Formel beschriebenen Spektren des Wasserstoffs erklären: Durch Aktivierung (Energiezufuhr) des Atoms werden die Elektronen auf ein höheres Energieniveau (Schale) gehoben. Von dort springen sie unter Aussendung von Licht auf bestimmte , niedrigere Zustände zurück. So entspricht die Lyman-Serie einem Rücksprung auf die K-Schale, die Balmer-Serie einem Rücksprung auf die L-Schale, die Paschen-Serie einem Rücksprung auf die M-Schale und die Brackett-Serie einem Rücksprung auf die N-Schale.

Die Schalen sind nach Bohr und Sommerfeld in Unterschalen gegliedert. Im Orbitalmodell weist man den Unterschalen bestimmte Räume von Aufenthaltswahrscheinlichkeiten (Orbitale) zu, die sich durch Quadrierung der Wellengleichungen berechnen lassen. Diese Zustände werden

s-Unterschale (max. 2 Elektronen), kugelförmiges Orbital
p-Unterschale (max. 6 Elektronen) hantelförmiges Orbital
d-Unterschale (max. 10 Elektronen) Orbital aus zwei gekreuzten Hanteln
f-Unterschale (max. 14 Elektronen)

genannt.

Diese Orbitale können zur Vorhersage von chemischen Bindungen und Eigenschaften von Atomen und Molekülen benutzt werden. Für Moleküle lassen sich nach dem MO-Modell Molekülorbitale berechnen und abschätzen.

Die Gliederung der Elektronenhülle wird durch die Elektronenkonfiguration dargestellt. So bedeutet die Elektronenkonfiguration des Sauerstoffs 1s²2s²2p⁴, dass das Atom in der ersten Schale (1, also K-Schale) zwei Elektronen in der Unterschale s besitzt, in der zweiten Schale (L-Schale) befinden sich 2 s-Elektronen und 4 p-Elektronen.

Siehe auch: Periodensystem