The Electron Hotel

Aktivitetsöversikt

Kanske är den svåraste delen av atomstrukturen att förstå den nuvarande förståelsen för hur elektroner är anordnade utanför kärnan. Studenter kommer i allmänhet till kemi bekvämt med tanken på elektroner som kretsar kring kärnan som planeter runt en sol. Även om denna idé har visat sig vara felaktig i nästan 100 år, kvarstår den på grund av att det är lätt att människor kan relatera till den. Det är bra att använda en analogi för att hjälpa eleverna att förstå att elektroner rör sig i tredimensionellt utrymme, ordnade genom att öka potentiell energi och beskrivs av moln med sannolikhet.

I den här aktiviteten kommer eleverna att skapa en visuell representation av elektronens energinivåer . Exemplet som anges ovan använder analogin med ett hotell med flera våningar. Studenter kan arbeta med denna analogi eller komma med sin egen. Detta är ett bra sätt att flytta eleverna bort från den ofullkomliga solsystemmodellen till något komplicerat men mer exakt.

Elektroner med minst potentiell energi finns i närheten av kärnan. När avståndet mellan kärnan och elektronerna ökar ökar också den potentiella energin. Där elever kan frestas att prata om ”ringar” av elektroner, ordnas elektroner faktiskt i energinivåer och underhöjder. Delnivåerna är uppsättningar av orbitaler, rymdmoln som förutsäger 90% chansen att lokalisera elektronen. Dessa sannolikhetsmoln bestäms matematiskt.

Även om det inte är en perfekt analogi, kan detta jämföras med ett elektronhotell. Hotellets golv skulle representera energinivåer, var och en längre bort från bottenvåningen eller kärnan. Varje våning skulle ha vingar som är underhöjda och i vingarna finns rum eller orbitaler. Ett rum kan innehålla 0, 1 eller 2 elektroner. Hotellet skulle fylla rummen, vingarna och golven i ordning med ökande energi, precis som Aufbau-principen beskriver uppbyggnaden av elektroner enligt energi.