Die Energie, die ein Elektron im Bandmodell eines Stoffes ausdrückt, wird als Energieniveau bezeichnet. Diese Niveaus (auch Elektronenschalen genannt) sind feste Abstände vom Atomkern, in denen sich Elektronen aufhalten können. Elektronen sind winzige, negativ geladene Teilchen, die den positiv geladenen Atomkern umkreisen. Die Stufen einer Treppe veranschaulichen die Energieniveaus. Man kann auf einer der Stufen stehen, aber nicht dazwischen. Dasselbe gilt für Protonen. Sie können entweder das eine oder das andere Energieniveau besetzen, aber nicht den Raum dazwischen.
Elektronen des Energieniveaus I (auch als K-Elektronen bekannt) besitzen die geringste Energie. Elektronen höherer Energieniveaus haben mit zunehmender Entfernung vom Atomkern mehr Energie, und zwar um einen festen, diskreten Betrag. Wenn Elektronen diese Energiemenge aufnehmen, können sie von einem Energieniveau zum nächsten springen. Springen Elektronen von einem höheren auf ein niedrigeres Energieniveau, geben sie Energie ab, die häufig in Form von Licht auftritt. Dies erklärt die oben abgebildete Pyrotechnik. Beim Explodieren von Feuerwerkskörpern nehmen Elektronen Energie auf und springen auf höhere Energieniveaus.
Wenn sie zu ihrem normalen Energieniveau zurückkehren, wird die Energie als Licht freigesetzt. Da verschiedene Atome unterschiedliche Elektronenanordnungen haben, emittieren sie Licht unterschiedlicher Farbe.
Was sind Energieniveaus und Orbitale?
Wasserstoffatome sind die kleinsten Atome. Sie bestehen nur aus einem einzigen Atom. Dieses einzelne Teilchen besitzt das niedrigste Energieniveau. In größeren Atomkernen befinden sich mehr Elektronen. Elektronen werden stets zuerst auf das niedrigste Energieniveau eingeführt, bis dieses die maximale Anzahl an Elektronen enthält. Anschließend werden die Elektronen auf das nächsthöhere Energieniveau aufgefüllt, und so weiter.
Wie viele Elektronen können in einem bestimmten Energieniveau aufgenommen werden? Das Energieniveau I kann nur zwei Elektronen aufnehmen, während das Energieniveau II bis zu acht Elektronen aufnehmen kann. Die maximale Anzahl wird durch die Anzahl der Orbitale in jedem Energieniveau bestimmt. Ein Orbital ist ein Bereich innerhalb eines Atoms, der mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Elektron enthält. Wie Sie sehen, ähneln manche Orbitale Kugeln (s-Orbitale), während andere eher Gewichten ähneln (p-Orbitale) . Es gibt auch andere Arten von Orbitalen.
Was ist das Besondere an den äußersten Ebenen?
Die Elektronen der äußersten Schale eines Atoms haben eine besondere Bedeutung. Diese Elektronen werden Valenzelektronen genannt und bestimmen viele Eigenschaften eines Atoms. Ein Atom ist am stabilsten, wenn es so viele Elektronen wie möglich in seiner äußersten Schale aufnehmen kann. Helium beispielsweise besitzt zwei Elektronen in der ersten Schale. Da diese Schale nur zwei Elektronen aufnehmen kann, ist die einzige Schale von Helium vollständig besetzt. Daher ist Helium ein sehr stabiles Element. Das heißt, seine Atome reagieren kaum mit denen anderer Elemente.
Empfehlung: Was ist ein Dielektrikum?
