The Electron Hotel

Overzicht van Activiteiten

Misschien is het moeilijkste deel van de atomaire structuur om te begrijpen het huidige begrip van hoe elektronen buiten de kern zijn gerangschikt. Studenten komen over het algemeen naar de chemie comfortabel met het idee van elektronen die rond de kern rond planeten rond een zon draaien. Hoewel bekend is dat dit idee bijna 100 jaar onjuist is, blijft het bestaan vanwege het gemak waarmee mensen zich ermee kunnen verhouden. Het is nuttig om een analogie te gebruiken om studenten te helpen begrijpen dat elektronen zich in een driedimensionale ruimte verplaatsen, gerangschikt door het verhogen van potentiële energie en beschreven door wolken van waarschijnlijkheid.

In deze activiteit creëren studenten een visuele weergave van de niveaus van elektronenergie . Het bovenstaande voorbeeld gebruikt de analogie van een hotel met meerdere verdiepingen. Studenten kunnen met deze analogie werken, of hun eigen bedenken. Dit is een geweldige manier om studenten van het imperfecte model van het zonnestelsel naar iets ingewikkelder maar nauwkeuriger te verplaatsen.

Elektronen met de minste potentiële energie worden in de buurt van de kern gevonden. Naarmate de afstand tussen de kern en de elektronen toeneemt, neemt ook de potentiële energie toe. Waar studenten in de verleiding kunnen komen om te praten over 'ringen' van elektronen, zijn elektronen eigenlijk gerangschikt in energieniveaus en subniveaus. De subniveaus zijn reeksen orbitalen, wolken van ruimte die de 90% kans voorspellen om het elektron te lokaliseren. Deze kanswolken worden wiskundig bepaald.

Hoewel het geen perfecte analogie is, kan dit worden vergeleken met een elektronenhotel. De verdiepingen van het hotel zouden energieniveaus vertegenwoordigen, elk verder weg van de begane grond of kern. Elke verdieping zou vleugels hebben die subniveaus zijn en binnen de vleugels zijn kamers of orbitalen. Een kamer kan 0, 1 of 2 elektronen bevatten. Het hotel zou de kamers, vleugels en vloeren bevolken in volgorde van toenemende energie, net zoals het Aufbau-principe de opbouw van elektronen volgens energie beschrijft.