Kun elektroni joutuu ytimen vaikutuspiiriin, se asettuu aina tilaan, jossa se joutuu ottamaan monta asiaa huomioon. Puhumme periaatteista ja kieltolaeista, jotka ohjaavat elektronin asettumista sopivaan tilaan.
Minimienergiaperiaatteen mukaan elektroni asettuu aina energialtaan alimpaan mahdolliseen vapaaseen tilaan, perustilaan. Energialtaan tätä korkeammat tilat ovat sen kannalta viritystiloja. Perustilan energiaa luonnehtii kvanttiluku, pääkvanttiluku, jota merkitään kirjaimella n. Toisaalta tämä pääkvanttiluku tarkoittaa yksinkertaisesti vain elektronikuoren järjestyslukua atomin keskeltä lukien. Pääkvanttiluku saa siis arvoja n= 1,2,3,4,5 jne.
Atomin ytimen vaikutuspiirissä olevat elektronit ovat jonkinlaisessa energiakuopassa, koska ne eivät ilman ylimääräistä energiaa noin vain pääse vapaaksi. Siksi elektronin energiatilat merkitäänkin negatiivisina energia-arvoina-ja vasta vapautuneen elektronin energia on vähintään nolla tai positiivinen arvoltaan.
Kun atomista poistetaan yksi tai useampi elektroni tarvitaan siis energiaa. Kun ulon eletroni poistetaan sanotaan tarvittavaa energiaa ensimmäiseksi ionisaatioenergiaksi ja toisen poistamiseen tarvittavaaa energiaa toiseksi ionisaatioenergiaksi ja niin edelleen.
Atomin elektronien energia on kvantittunut; energiat eivät siis voi saada mitä tahansa arvoja. Tämä on johtanut ajatteluun eräänlaisista elektronikuorista, joilla elektronis sijaitsevat. Kun elektroni siirtyy ylemmälle kuorelle, se absorboi eli imee energiaa, ja kun se palaa takaisin entiselle tilalleen, se lähettää eli emittoi energiaa.
Ollessaan tietyllä energiatilalla eli kuorella elektroni joutuu ottamaan huomioon siellä mahdollisesti olevat muut elektonit, jolloin elektronilta voidaan joutua kieltämään jotkut mahdolliset tilat, joihin se voisi asettua. Näitä tarkennettuja tiloja kuvaavat muut kvanttiluvut, joita ovat sivukvanttiluku l, magneettinen kvanttiluku m ja spinkvanttiluku s, jotka kukin saavat tiettyjä arvoja. Eräs tälläinen kieltosääntö on ns. Paulin sääntö: ettei kahdella elektronilla samassa atomissa voi olla täsmälleen sama kvanttilukuyhdistelmä.
|
