Electron Hotel

Ehkä vaikein osa atomin rakenteesta tarttua on nykyinen käsitys siitä, kuinka elektronit ovat sijoittuneet ytimen ulkopuolelle. Opiskelijat tulevat yleensä kemiaan mukavasti ajatuksella, että elektronit kiertävät ydintä kuin planeettoja auringon ympärillä. Vaikka tämän ajatuksen on tiedetty olevan väärä jo lähes 100 vuotta, se jatkuu, koska ihmiset voivat suhtautua siihen helposti. On hyödyllistä käyttää analogiaa auttamaan oppilaita ymmärtämään, että elektronit liikkuvat kolmiulotteisessa tilassa, järjestettynä lisäämällä potentiaalienergiaa ja kuvattu todennäköisyyspilvien avulla.

Tässä toiminnassa opiskelijat luovat visuaalisen esityksen elektronien energiatasoista . Yllä olevassa esimerkissä käytetään analogiaa monella kerroksella varustetulle hotellille. Opiskelijat voivat työskennellä tämän analogian avulla tai keksiä oman. Tämä on loistava tapa siirtää opiskelijat pois epätäydellisestä aurinkokunnan mallista jotain monimutkaista, mutta tarkempaa.

Ytimen lähellä on elektroneja, joilla on vähiten potentiaalista energiaa. Kun ytimen ja elektronien välinen etäisyys kasvaa, myös potentiaalienergia kasvaa. Siellä missä opiskelijoilla saattaa olla houkutus puhua elektronien renkaista, elektronit tosiasiallisesti järjestetään energiatasoiksi ja alitasoiksi. Alatasot ovat orbitaaliryhmiä, avaruuspilviä, jotka ennustavat 90% mahdollisuuden paikantaa elektroni. Nämä todennäköisyyspilvet määritetään matemaattisesti.

Vaikka tämä ei ole täydellinen analogia, se voidaan verrata elektronihotelliin. Hotellin lattiat edustavat energiatasoja, jokainen kauempana pohjakerroksesta tai ytimestä. Jokaisessa kerroksessa olisi siivet, jotka ovat ylätasoja, ja siipien sisällä ovat huoneet tai kiertoradat. Huone voi sisältää 0, 1 tai 2 elektronia. Hotelli asuttaisi huoneet, siivet ja lattiat lisääntyvän energian järjestyksessä, aivan kuten Aufbaun periaate kuvaa elektronien keräämistä energian mukaan.