Orbitaalmodel - Chemie - Theorie - Toelatingsexamen arts en tandarts

Hoofdkwantumgetal: de schil

We zagen in het atoommodel van Rutherford-Bohr dat er schillen zijn met een verschillende energie-inhoud voor de elektronen.
Dit noemen we het hoofdkwantumgetal n van een elektron.
Het is de volgnummer van de schil K,L,M,… beginnend van 1.
n ∈ {1, 2, 3,…}

Nevenkwantumgetal

Sommerfeld breidde het atoommodel van Bohr uit: de hoofdniveaus kunnen opgesplitst worden in een aantal subniveaus, waarbij het aantal subniveaus per schil gelijk is aan de waarde van n (hoofdkwantumgetal).
Dit subniveau waarin een elektron zich kan bevinden noemt men het nevenkwantumgetal l van een elektron.
0 staat voor een s-subniveau, 1 voor een p-subniveau, 2 voor een d-subniveau, 3 voor f-subniveau,…
l ∈ {0, 1, 2, 3, n-1}

Orbitalen

In het model van Bohr-Sommerfeld is een elektron geen vast deeltje dat zich rond een kern op een cirkelvormige baan (schil) beweegt, maar eerder een soort “negatieve ladingswolk”.
Een orbitaal is een gebied waarin een elektron zich met 90% kans bevindt.
Het subniveau bepaalt de vorm van de orbitalen:
Een s-subniveau bestaat uit 1 s-orbitaal, dit is bolvormig.
Een p-subniveau bestaat uit 3 p-orbitalen, deze zijn haltervormig en staan loodrecht op mekaar (x, y en z).
Een d-subniveau bestaat uit 5 d-orbitalen, de ruimtelijke structuur is complexer.
Een f-subniveau bestaat uit 7 f-orbitalen.

Dus

In elke schil is er één s-orbitaal (bol). Dit bevat maximaal 2 elektronen.
Vanaf de L-schil: 3 p-orbitalen (px, py, pz) Deze bevatten alle drie bijeen maximaal 6 elektronen.
Vanaf de M-schil: 5 d-orbitalen. Deze bevatten alle vijf bijeen maximaal 10 elektronen.
Vanaf de N-schil: 7 f-orbitalen. Deze bevatten alle zeven bijeen maximaal 14 elektronen.
Elk van deze orbitalen stelt het magnetisch kwantumgetal m van een elektron voor en is minimaal –l, maximaal +l
m ∈ {-l, -(l-1)…(l-1), l}

Spin van een elektron

Het spinkwantumgetal s heeft te maken met de draaiing van het elektron om zijn eigen as. Het is +1/2 of -1/2.
s ∈ {-1/2, +1/2}
s = + 1/2
s = - 1/2

Verbodsregel van Pauli

Er kunnen geen twee elektronen zijn in een atoom met dezelfde vier kwantumgetallen.
Per orbitaal zijn er dan maximaal 2 elektronen, die elk een tegengestelde spin hebben.