Den Electron Hotel

Den måske mest vanskelige del af atomstrukturen at forstå er den aktuelle forståelse af, hvordan elektroner er arrangeret uden for kernen. Studerende kommer generelt til kemi, der er komfortable med ideen om elektroner, der kredser rundt om kernen som planeter omkring en sol. Selvom denne idé har været kendt for at være ukorrekt i næsten 100 år, fortsætter den på grund af den lethed, hvorpå folk kan forholde sig til den. Det er nyttigt at bruge en analogi til at hjælpe eleverne med at forstå, at elektroner bevæger sig i tredimensionelt rum, arrangeret ved at øge potentiel energi og beskrevet af sandsynlighedsskyer.

I denne aktivitet skaber de studerende en visuel repræsentation af elektronenerginiveauet . Eksemplet ovenfor anvender analogien til et hotel med flere etager. Studerende kan arbejde med denne analogi eller komme med deres egen. Dette er en fantastisk måde at flytte studerende væk fra den ufuldkomne solsystemmodel til noget kompliceret, men mere præcist.

Elektroner med mindst mulig energi findes i nærheden af kernen. Når afstanden mellem kernen og elektronerne øges, øges den potentielle energi også. Hvor studerende kan blive fristet til at tale om “ringe” af elektroner, arrangeres elektroner faktisk i energiniveauer og under niveauer. Underniveauerne er sæt orbitaler, pladsskyer, der forudsiger 90% chancen for at lokalisere elektronet. Disse sandsynlighedsskyer bestemmes matematisk.

Selvom det ikke er en perfekt analogi, kan dette sammenlignes med et elektronhotel. Hotellets gulve repræsenterer energiniveauer, der er længere væk fra stueetagen eller kernen. Hver etage har vinger, der er underhøjde, og inden for vingerne er der rum eller orbitaler. Et rum kan indeholde 0, 1 eller 2 elektroner. Hotellet ville befolke værelser, vinger og gulve i rækkefølge af stigende energi, ligesom Aufbau-princippet beskriver opbygningen af elektroner i henhold til energi.