Skillnad mellan Shell Subshell och Orbital

Huvudskillnad - Shell vs Subshell vs Orbital

Atom är den grundläggande enheten som komponerar materia. Tidigare trodde forskare att atomer inte kunde delas vidare. Men senare upptäckter avslöjade information om subatomära partiklar, vilket indikerade att atomer kunde delas upp ytterligare i subatomiska partiklar. De tre huvudsakliga subatomiska partiklarna är elektroner, protoner och neutroner. Protoner och neutroner gör tillsammans kärnan, som är atomkärnans centrala kärna. Elektroner är i kontinuerlig rörelse kring denna kärna. Vi kan inte bestämma exakt platsen för en elektron; elektroner rör sig emellertid i vissa vägar. Termerna skal, subshell och orbital hänvisar till de mest sannolika vägar som en elektron kan röra sig. Huvudskillnaden mellan skalskal och orbital är det skalen består av elektroner som delar samma huvudkvantum och subshells är sammansatta av elektroner som delar samma vinkelmomentkvantumtal medan orbitaler är sammansatta av elektroner som befinner sig i samma energinivå men har olika spinn.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är ett Shell
      - Definition, struktur och egenskaper
2. Vad är en Subshell
      - Definition, struktur och egenskaper
3. Vad är en Orbital
      - Definition, struktur och egenskaper
4. Vad är skillnaden mellan Shell Subshell och Orbital
      - Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelord: Atom, Elektroner, Orbital, Kvantumtal, Skal, Subshell

Vad är ett Shell

Ett skal är vägen följt av elektroner runt en atoms kärna. Dessa kallas också energinivåer eftersom dessa skalar är anordnade runt kärnan enligt den energi som en elektron i det skalet består av. Skalet som har den lägsta energin ligger närmast kärnan. Nästa energinivå ligger utanför det här skalet.

För att känna igen dessa skal kallas de som K, L, M, N, etc. Skalet i den lägsta energinivån är K-skal. Men forskare har namngivit dessa skal med hjälp av kvantnummer. Varje skal har sitt eget kvantnummer. Kvanttalet som anges för skalen är namngivet som huvudkvantumtalet. Då är skalet på den lägsta energinivån n = 1.

Alla skal har inte samma antal elektroner. Den lägsta energinivån kan endast hålla högst 2 elektroner. Nästa energinivå kan rymma upp till 8 elektroner. Det finns ett mönster av antalet elektroner som ett skal kan hålla. Detta mönster ges nedan.

Huvudkvantumtal (n)	Maximalt antal elektroner
n = 1	2
n = 2	8
n = 3	18
n = 4	32
n = 5	32
n = 6	32

Därför är det maximala antalet elektroner som ett skal kan hålla 32. Inget skal kan ha mer än 32 elektroner. Högre skal kan hålla mer elektroner än de lägre skalen.

Närvaron av dessa skal indikerar att en atoms energi är kvantiserad. Med andra ord finns det diskreta energivärden för elektronerna som befinner sig i rörelsen runt kärnan.

Figur 1: Atomskal

Elektronerna i dessa skal kan överföras från ett skal till ett annat genom att antingen absorbera eller frigöra energi. Mängden energi som absorberas eller släpps ska vara lika med energiförskjutningen mellan två skal. Om inte, skulle denna övergång inte ske.

Vad är en Subshell

En subshell är det område där elektron flyttas inom ett skal. Dessa benämns enligt kvadratmomentet för vinkelmomentet. Det finns 4 huvudtyper av subshells som finns i ett skal. De kallas s, p, d, f. Varje delhål består av flera orbitaler. Antalet orbitaler som finns i subshells ges nedan.

skalet	Antal orbitaler	Maximalt antal elektroner
s	1	2
p	3	6
d	5	10
f	7	14

Dessa subshells arrangeras också enligt den energi som de består av. Vid lägre skal är den stigande energihöjden av subshells som s

Figur 02: Former av Subshells

Dessa subshells har en unik 3D-struktur. s subshell är sfärisk. p subshell är hantelformad. Dessa former ges ovan.

Vad är en Orbital

Orbital är en matematisk funktion som beskriver ett vågliknande beteende hos en elektron. Med andra ord förklarar termen orbital den exakta rörelsen av en elektron. En subshell består av orbitaler. Antalet orbitaler som en subshell har beror på subshell. Det betyder att antalet orbitaler som finns i ett underhål är en unik egenskap för en delhål.

skalet	Antal orbitaler
s	1
p	3
d	5
f	10

En orbital kan emellertid hålla bara högst två elektroner. Dessa elektroner ligger på samma energinivå, men skiljer sig från varandra enligt deras snurrning. De har alltid motsatta snurrar. När elektroner fylls i orbitalerna fylls de enligt Hundens regel. Denna regel indikerar att varje orbital i en subshell är ensam upptagen med elektroner innan någon orbital är dubbelkopplad.

Figur 3: Former av d Orbitals

Ovanstående bild visar formerna av d orbitaler. Eftersom en d-skiva består av 5 orbitaler, visar bilden ovan de fem olika formerna av dessa orbitaler.

Skillnad mellan Shell Subshell och Orbital

Definition

Skal: Shell är vägen följt av elektroner runt en atoms kärna.

skalet: Subshell är den väg i vilken en elektron rör sig inom ett skal.

orbital: Orbital är en matematisk funktion som beskriver ett vågliknande beteende hos en elektron.

Kvantumtalets namn

Skal: Ett skal ges huvudkvantumnumret.

skalet: En subshell ges kvadratmomentet för vinkelmomentet.

orbital: Ett orbital ges det magnetiska kvantnumret.

Maximalt antal elektroner

Skal: Ett skal kan hålla upp till maximalt 32 elektroner.

skalet: Det maximala antalet elektroner som en subshell kan hålla beror på typen av subshell.

orbital:  Det maximala antalet elektroner som en orbital kan hålla är 2.

Slutsats

En atom består av elektroner, protoner och neutroner. Protoner och neutroner finns i kärnan. Elektroner bildar ett moln runt kärnan. Detta elektronmoln har elektroner som är i konstant rörelse. Ytterligare upptäckter har funnit att detta inte bara är ett moln. Det finns kvantiserade energinivåer där elektroner rör sig längs. De ser ut som vägar för elektroner att flytta. Termerna shells, subshells och orbitals används för att beskriva dessa vägar. Huvudskillnaden mellan skalskal och orbital är att skalen är sammansatta av elektroner som delar samma huvudkvantum och subshells är sammansatta av elektroner som delar samma vinkelmomentantal medan orbitaler är sammansatta av elektroner som befinner sig i samma energinivå men har olika snurrar.

referenser:

1. Andrew Rader. "Alltid i rörelse." Kemi Basics, Tillgänglig här. Åtkomst 25 aug 2017.
2. "GCSE Bitesize: En atoms struktur." BBC, BBC, Tillgänglig här. Åtkomst 25 aug 2017.

Image Courtesy:

1. "Bohr-atom-PAR" Av JabberWok på engelska Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
2. "D orbitals" Av CK-12 Foundation - Fil: High School Chemistry.pdf, sida 271 (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons