Az atomokat elemi részecskék alkotják. A pozitív töltésű atommagban protonok és neutronok, a negatív töltésű elektronburokban elektronok találhatók. A rendszám az atommagban lévő protonok száma. Az atomokban a protonok száma megegyezik az elektronok számával, ezért az atom semleges kémiai részecske. Az atom kémiai minősége kifejezi, hogy melyik elem atomjáról van szó. A tömegszám a protonok és a neutronok számának összege. Egy elem izotópjai azonos rendszámú, de különböző tömegszámú, vagyis eltérő neutronszámú atomjai. 1. Sorold fel az elemi részecskéket és azok tulajdonságait! 2. Miért pozitív töltésű az atommag? 3. Jellemezd az atommag felépítését és a részecskéi közötti kölcsönhatásokat! 4. Mit nevezünk izotópnak? Mutasd be a hidrogén példáján! 5. Egy atom rendszáma 6, tömegszáma 13. Hány neutron van az atommagjában? 6. Milyen gyakorlati jelentősége van az izotópoknak?
Ennek értelmében az elektronok mindig a lehető legkisebb energiaszintű alhéjat próbálják meg feltölteni először. Előfordul, hogy ezt a jelenséget az energiaminimum elvével magyarázzák, bár az egy sokkal tágabb értelmezést lehetővé tevő szabály, míg az aufbau-elv szigorúan az atompályák elektronokkal való feltöltődését határozza meg. Az atompályákon elhelyezkedő elektronok energiáját kétféle mennyiség adja meg: a helyzeti energia és a mozgási energia. A helyzeti energiát az atommagtól való távolság határozza meg. Minél messzebb van az elektron az atommagtól, annál nagyobb a helyzeti energiája. A mozgási energiát többek közt az atompálya csomósíkjainak száma határozza meg. Minél több a csomósík, annál nagyobb a mozgási energia. Az atomok elektronszerkezetét az alhéjakból állapítjuk meg és jellemezzük. Az alhéjak energiaszintjét az n+l egyenlettel kapjuk meg, ahol az n a héj sorszáma, az l pedig a csomósíkok száma. A csomósíkok száma pedig n−1. A két képletet egyesítve kapjuk meg a következőt: n+(n−1).
Atom- és molekulapályák Az atomfizika és a kvantumkémia területén az elektronszerkezet az elektronok elhelyezkedését jelenti az atomokban, a molekulákban vagy más testekben. Az elektronszerkezet határozza meg az atomok és molekulák kémiai viselkedését is. Az egyes elektronok vagy elektronpárok az atompályának nevezett térrészen belül helyezkednek el, mely elnevezés a Bohr-modell túllépése után is megmaradt. Az atom felépítése (elmélet) [ szerkesztés] Az atomok atommagból és a körülöttük elhelyezkedő elektronburokból állnak, e két alkotóelem közötti elektrosztatikus vonzás pedig az atomok stabilitásáért felelős. Az atommag nukleonokból épül fel, mely elnevezés a magot alkotó protonokat és neutronokat takarja. Az elektronburok egy atom elektronhéjainak összességét jelenti, ezen elektronhéjakon találhatók az atom elektronjai. Minden elektronburok az elektronhéjak, alhéjak és atompályák rendszere alapján épül fel, melyeket a kvantumszámokkal lehet jellemezni. Az elektronhéj a közel azonos energiájú elektronok alkotta héjat jelenti.
Így kapjuk meg az egyre növekvő energiaszintű pályákat a következő sorrendben (legkisebb energiaszinttől a legnagyobbig): 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p Kvantumszámok [ szerkesztés] A hidrogénatom elektronjának a tartózkodási valószínűsége a különböző állapotokban Egy elektron állapotát egy atomban, illetve egy atompálya tulajdonságait kvantumszámokkal jellemezhetjük. A kvantumszámok: Főkvantumszám: Az elektronnak az atommagtól való átlagos távolságát jellemzi. Minél nagyobb a főkvantumszám értéke, az elektron mozgása annál nagyobb térrészre terjed ki. Jele n. Értéke lehet 1, 2, 3… Az azonos főkvantumszámú atompályák héjakat alkotnak. A héjakat nagybetűkkel jelöljük. Az 1-es főkvantumszámú pályák alkotják a K, a 2-es főkvantumszámúak az L, a 3-as főkvantumszámúak az M, a 4-es főkvantumszámúak az N, az 5-ös főkvantumszámúak az O héjat. Az egyes héjakon elektron tartózkodhat. Mellékkvantumszám: Az elektron mag körüli mozgásából származó impulzusmomentumát, illetve az atompálya térbeli alakját jellemzi.