Elektronische Struktur von Atomen

Ein Atom besteht aus drei subatomaren Teilchen – Elektronen, Protonen und Neutronen. Positiv geladene Protonen und elektrisch neutrale Neutronen bilden den Atomkern, in dem sich die gesamte positive Ladung und der größte Teil der Masse eines Atoms befinden.

Elektronen sind die negativ geladenen, massearmen Bestandteile, die sich im leeren Raum um den Kern befinden. Ein Atom ist elektrisch neutral, wenn es so viele Elektronen wie Protonen hat.

Elektronen weisen eine duale Natur auf – Teilchen und Welle. Ihre Lage im Raum und ihre Energie sind komplementäre Eigenschaften. Daher ist die Position eines Elektrons mit einer wohldefinierten Energie unsicher.

Das quantenmechanische Modell eines Atoms sagt voraus, dass die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron mit einer bestimmten Energie in einem dreidimensionalen Bereich im Raum zu finden, aus dem Quadrat der Wellenfunktion bestimmt werden kann, das die wellenförmige Natur des Elektrons ausdrückt, auch Elektronenwahrscheinlichkeitsdichte genannt.

Eine Funktion, die die wahrscheinliche räumliche Position eines Elektrons mit spezifischer Energie in einem Atom beschreibt, wird als Atomorbital bezeichnet.

Jedes Orbital entspricht einer einzigartig