Di Michael E Carpenter, aggiornato il 30 agosto 2022
Gli elettroni sono particelle subatomiche caricate negativamente che occupano livelli energetici discreti, spesso visualizzati come gusci, che circondano il nucleo atomico. Un guscio deve essere riempito prima che un elettrone possa spostarsi a un livello energetico più elevato. La capacità di ciascun guscio è diversa e le effettive distribuzioni degli elettroni si discostano dalle semplici orbite circolari.
Il primo guscio può contenere fino a due elettroni; l'idrogeno (1e⁻) e l'elio (2e⁻) hanno solo questo guscio. Il secondo guscio ospita otto elettroni, il terzo 18 e il quarto 32.
All'interno di ciascun guscio, i sottogusci – indicati con s, p, d e f – rappresentano le divisioni energetiche più fini. Il sottoguscio s contiene due elettroni; p ne contiene sei; d ne tiene dieci; f ne contiene quattordici. Ogni sotto-livello successivo può contenere quattro elettroni in più rispetto al precedente.
La configurazione elettronica di un atomo è scritta come una sequenza di numero di livello, lettera di livello inferiore e numero di elettroni. Ad esempio, il boro (5e⁻) è descritto come 1s² 2s² 2p¹ , che indica due elettroni nel sotto-guscio s del primo livello, due nel sotto-guscio s del secondo livello e uno nel sotto-guscio p del secondo livello.
Le forme della densità di probabilità differiscono tra i sub-shell. s i sottogusci sono sferici; p i sottogusci assomigliano a manubri. Ciascun orbitale p può ospitare due elettroni, quindi un sottolivello p completo contiene tre di questi orbitali, per un totale di sei elettroni.
Gli elettroni non seguono percorsi circolari fissi; invece, esistono come una nuvola di probabilità. Nel sottolivello s i due elettroni occupano una regione sferica, ma possono trovarsi ovunque all'interno di quel volume in qualsiasi istante. La meccanica quantistica consente all'elettrone di esistere oltre il confine classico, creando una nuvola diffusa di probabilità che si applica a tutti i sotto-livelli.
