De energie die een elektron in het bandenmodel van een stof uitdrukt, wordt energieniveau genoemd. Deze niveaus (ook wel elektronenschillen genoemd) zijn vaste afstanden van de atoomkern waar elektronen zich kunnen bevinden. Elektronen zijn kleine, negatief geladen deeltjes die rond de positieve kern van een atoom bewegen. De treden van een trap stellen energieniveaus voor. Je kunt op een van de treden staan, maar niet ertussen. Hetzelfde geldt voor protonen. Ze kunnen zich in één energieniveau bevinden, maar niet in de ruimte ertussen.
Elektronen van energieniveau I (ook wel K-elektronen genoemd) hebben de minste energie. Elektronen van hogere energieniveaus hebben meer energie naarmate je verder van de kern af bent, en hun energie neemt toe met een vast, discreet bedrag. Als elektronen deze hoeveelheid energie absorberen, kunnen ze van het ene energieniveau naar het volgende springen. Wanneer elektronen van een hoger naar een lager energieniveau springen, zenden ze energie uit, vaak in de vorm van licht. Dit verklaart het vuurwerk op de bovenstaande afbeelding. Elektronen nemen energie op en springen naar hogere energieniveaus wanneer vuurwerk explodeert.
Wanneer ze terugkeren naar hun normale energieniveaus, wordt de energie vrijgegeven als licht. Omdat verschillende atomen verschillende elektronenarrangementen hebben, zenden ze licht uit van verschillende kleuren.
Wat zijn energieniveaus en orbitalen?
Waterstofatomen zijn de kleinste atomen. Ze bestaan uit slechts één atoomdeeltje. Dat ene deeltje heeft het laagste energieniveau. Grotere kernen bevatten meer elektronen. Elektronen worden altijd eerst in het laagste energieniveau gebracht totdat dat het meeste elektronen bevat. Vervolgens worden de elektronen toegevoegd aan het volgende hogere energieniveau totdat dat volledig gevuld is, enzovoort.
Hoeveel elektronen kunnen er in een bepaald energieniveau worden opgeslagen? Energieniveau I kan slechts twee elektronen bevatten, terwijl energieniveau II tot acht elektronen kan bevatten. Het maximale aantal wordt bepaald door het aantal orbitalen in elk energieniveau. Een orbitaal is een deel van het gebied binnen een atoom dat het meest waarschijnlijk een elektron bevat. Zoals je kunt zien, lijken sommige orbitalen op bollen (S-orbitalen), terwijl andere op gewichten lijken (P-orbitalen) . Er bestaan ook nog andere soorten orbitalen.
Wat is er bijzonder aan de buitenste niveaus?
Elektronen in de buitenste energieschil van een atoom hebben een unieke betekenis. Deze elektronen staan bekend als valentie-elektronen en bepalen veel eigenschappen van een atoom. Een atoom is het meest stabiel wanneer het zoveel elektronen heeft als het in zijn buitenste energieschil kan vasthouden. Helium heeft bijvoorbeeld twee elektronen in de eerste energieschil. Omdat deze energieschil slechts twee elektronen kan bevatten, is de enige energieschil van helium bezet. Daardoor is helium een zeer stabiel element. Dat wil zeggen dat de atomen ervan waarschijnlijk niet reageren met die van andere elementen.
Aanbevolen: Wat is diëlektrisch materiaal?
