The Electron Hotel

Kanskje den vanskeligste delen av atomstrukturen å forstå er dagens forståelse av hvordan elektroner er anordnet utenfor kjernen. Studenter kommer vanligvis til kjemi komfortable med ideen om elektroner som går i bane rundt kjernen som planeter rundt en sol. Selv om denne ideen har vært kjent for å være feil i nesten 100 år, fortsetter den på grunn av hvor enkelt folk kan forholde seg til den. Det er nyttig å bruke en analogi for å hjelpe elevene til å forstå at elektroner beveger seg i tredimensjonalt rom, ordnet ved å øke potensiell energi og beskrevet av sannsynlighetsskyer.

I denne aktiviteten skal studentene lage en visuell representasjon av elektronenerginivået . Eksemplet ovenfor bruker analogien til et hotell med flere etasjer. Studentene kan jobbe med denne analogien, eller komme med sine egne. Dette er en flott måte å flytte studenter bort fra den ufullkomne solsystemmodellen til noe komplisert, men mer nøyaktig.

Elektroner med minst mulig energi finnes i nærheten av kjernen. Når avstanden mellom kjernen og elektronene øker, øker også den potensielle energien. Der studenter kan bli fristet til å snakke om “ringer” av elektroner, blir elektronene faktisk ordnet i energinivåer og underhøyder. Undernivåene er sett med orbitaler, romskyer som forutsier 90% sjanse for å lokalisere elektronet. Disse sannsynlighetsskyene bestemmes matematisk.

Selv om det ikke er en perfekt analogi, kan dette sammenlignes med et elektronhotell. Gulvene på hotellet representerer energinivåer, hver og en lenger unna første etasje, eller kjernen. Hver etasje vil ha vinger som er underhøyder, og i vingene er det rom, orbitaler. Et rom kan inneholde 0, 1 eller 2 elektroner. Hotellet vil befolke rommene, vingene og gulvene i rekkefølge av økende energi, akkurat som Aufbau-prinsippet beskriver oppbyggingen av elektroner i henhold til energi.