Wat is een subschaal?

Een subschaal is een gebied binnen de elektronenschil van een atoom dat een soort elektronenbaan bevat. Elk atoom bestaat uit een centrale kern van een of meer positieve protonen en nul of meer chargeless neutronen, met elektronen die er omheen reizen. De elektronen van een atoom zijn niet vrij om willekeurig te reizen, maar zijn in zekere mate gebonden. Net zoals boeken zijn georganiseerd volgens het formaat van hoofdstukken, pagina's en lijnen, zijn de elektronen van een atoom georganiseerd in schalen, subschalen of orbitalen. Tenzij elektronen energetisch worden opgewonden, blijven ze in die orbitalen.

Toewijzingen aan shell- en subshell-aanduidingen zijn afhankelijk van de kwantummechanische eigenschappen van een gebonden elektron. Er zijn vier van dergelijke kwantumgetallen: "n," "l," "m" en "s". Dit zijn het energiegerelateerde primaire kwantumnummer (n) - geassocieerd met het Bohr-model van het atoom, het hoekmomentumquantumnummer (l), de hoekmomentumcomponentvector (m) en het spinquantumnummer (s). De n-waarde definieert de shell en moet een geheel getal zijn, niet minder dan één. Als het primaire kwantumnummer n = 1, is het shell-nummer 1, ook wel de K-shell genoemd; als n = 2, is het shell-nummer 2, de L-shell; als n = 3, de M-schaal; n = 4, de N-schaal; n = 5, de O-schaal; enzovoort.

Even voorbijgaan aan de beschrijving van het volgende niveau van orde - subschalen - elektronenorbitalen zijn afhankelijk van de waarde van en het hoekmomentum van de elektron. Waarden van het kwantum van het hoekmomentum, l, kunnen nul zijn of hele getallen groter dan nul; als l = 0, is de orbitaal een s-orbitaal; als l = 1, is het een p-; als l = 2, een d-; l = 3, een f- en als de omloop een waarde l = 4 heeft, is de omloop een g-omloop. Het is de l-waarde die de waarschijnlijkheid bepaalt dat een elektron zal worden gevonden in een bepaald ruimtegebied, dat gebied een bepaalde vorm bezit. Een s-orbitaal is bolvormig, terwijl een p-orbitaal twee afgeplatte bollen heeft met de platte oppervlakken naar elkaar toe gericht. De vorm van de d-orbitaal kan vier nauw geassocieerde orbs hebben, of twee orbs boven en onder een ring - hogere waarden van l leiden tot andere orbitale waarschijnlijkheidsvormen.

Elke shell heeft een of meer subshells, die elk orbitalen kunnen bevatten. Letters die de subschalen identificeren, komen overeen met de orbitale typen die ze bevatten: een d-subschaal bevat d-orbitalen, een f-subschaal, f-orbitalen. Het aantal van de mogelijke hoekmomentcomponent of m-waarden, vermenigvuldigd met het aantal mogelijke spinquantum- of s-waarden, bepaalt het maximale aantal orbitalen dat binnen een bepaalde subshell kan bestaan. Waarden voor m kunnen elk geheel getal tussen -1 en +1 zijn, inclusief 0, terwijl s moet zijn +1/2 of -1/2. Berekening geeft ons, in het geval van een f-subschaal (l = 3), zeven m-waarden en twee s-waarden, resulterend in een maximum van 7 × 2 = 14 mogelijke orbitalen.

Het optellen van de subshell-orbitalen geeft ons het aantal mogelijke orbitalen in elk type shell. In een K-shell is er slechts één s-subshell, die zelf maximaal twee s-orbitalen bevat. Twee subschalen, s- en p-, bevinden zich in de L-schaal en elke subschaal bevat maximaal 2 + 6 = 8 orbitalen. De drie subschalen van een M-schaal, s-, p- en d-, kunnen 2 + 6 + 10 = 18 orbitalen bevatten, terwijl de s-, p-, d- en f-subschalen van een N-schaal maximaal 2 kunnen bevatten + 6 + 10 + 14 = 32 orbitalen. G-shells omvatten s-, p-, d-, f- en g-subshells, en kunnen maximaal 2 + 6 + 10 + 14 + 18 = 50 orbitalen bevatten.