כימיה לבגרות/מבנה האטום: הבדלים בין גרסאות בדף

כאמור, כאשר אלקטרון הוא חלק מאטום הוא יכול להתקיים רק במצבים מסויימים. מצבים אלו נקראים '''רמות אנרגיה'' משום שהם מתוארים על ידי כמה אנרגיה יש לאלקטרון שנמצא ברמה זו. אלקטרון שנמצא ברמת אנרגיה מסויימת באטום זהו אלקטרון שעל מנת לעקרו לכוח המשיכה שיש לגרעין שלו עליו יש צורך "לתת" לו את אותה אנרגיה. מכיוון שצריך להשקיע "עבודה" על מנת לעקור את האלקטרון ממקום מרבצו, הוגדרה האנרגיה של רמת האנרגיה כשלילית. כלומר אם צריך להשקיע אנגיה של אלקטרון-וולט אחד על מנת להוציא את האלקטרון מהאטום, האנרגיה של האלקטרון היא <math>\ -1</math>.

אולם אין הכרח להוציא אלקטרון מהאטום. ניתן להסתפק בלהעלות אותו רמה. העלאת רמת אנרגיה זהו תהליך שבו אנו מוסיפים אנרגיה לאלקטרון באטום. מכיוון שאלקטרון יכול להתקיים רק ברמות מסויימות, רק אנרגיה מסויימת יכולה להשפיע עליו. למשל, אם אלקטרון נמצא ברמת האנרגיה בעלת האנרגיה של <math>\ -13.6eV</math> כפי שקורה באטום המימן, על מנת להעלות את האלקטרון לרמת האנרגיה הבאה, עלינו להשקיע בדיוק <math>\ -13.6eV+3.4eV=10.2eV</math>. אם ניתן לו פחות אנרגיה, הוא לא יעלה רמה בכלל.

ישנן מספר דרכים. למשל, ניתן להאיר עליו אור בעל פוטונים בעלי אנרגיה מתאימה. בכימיה מתייחסים לרוב לאור כעל חלקיקים ולא כגלים מכיוון שאנו מעוניינים באינטראקציה שלהם עם חומר בעיקר. לכל חלקיק, הצבע שהוא מייצג קובע גם את האנרגיה שלו. למשל, פוטון אדום הוא בעל אנרגיה של <math>\ 1.89eV</math> . אותו פוטון גם מאופיין בגודל שתלוי בתדירות שלו ונקרא אורך הגל. במקרה של הפוטון האדום שלנו, אורך הגל הוא <math>\ 656.1</math> ננו-מטר, שזהו החלק המילארד של המטר. כלומר, קטן מאוד.

בכל רמת אנרגיה יכולים לחיות לכל היותר <math>\ 2n^2</math> אלקטרונים (כש-n הוא מספר רמת האנרגיה). עקרון זה הוא עקרון האיכלוס של רמות האנרגיה וזהו עקרון חשוב מאוד בכימיה ובפיסיקה.

רמת האנרגייה החיצונית נקראת '''רמת ערכיותהערכיות'''. במצב הכי יציב תמיד תהיהיהיו ברמת הערכיות לכל היותר 8 אלקטרונים (למרות שמעשית היא יכולה להכיל יותר). יוצאת דופן במקרה זה היא רמת היסוד (כלומר הרמה הקרובה ביותר לגרעין, עם האנרגיה הכי שלילית) שבה יכולים לחיות לא יותר מ-2 אלקטרונים ולכן היא במצב יציב כאשר יש בה 2 אלקטרונים.