הצגת המקור של הדף "קליפת אלקטרונים"

{{פישוט}}
[[קובץ:Electron shell 011 Sodium.svg|שמאל|ממוזער|250px|תרשים של אטום ה[[נתרן]]. לנתרן, במצבו הנייטרלי, יש בקליפת הערכיות אלקטרון יחיד ולכן הנתרן הוא בעל תכונות של [[מתכת אלקלית]]]]
'''קליפת אלקטרונים''' היא אוסף של [[אורביטל אטומי|אורביטלים אטומיים]] עם אותו ערך של [[מספר קוונטי יסודי]] <math>n</math>. קליפות [[אלקטרון|אלקטרונים]] עשויות מתת-קליפה אחת או יותר, שמכונות גם תת-רמות, שבהן יש שניים או יותר אורביטלים בעלי [[מספר קוונטי זוויתי]] <math>l</math> זהה. קליפות אלקטרונים יוצרות את הקונפיגורציה האלקטרונית (האופן שבו האלקטרונים מסודרים סביב גרעין האטום) של ה[[אטום]]. מספר האלקטרונים בכל קליפה יכול להגיע עד ל-<math>2n^2</math>.

לכל קליפת אלקטרונים באטום מספר אלקטרונים מרבי הניתן לאכלוס בה. כאשר הקליפה מתמלאת הקליפה שמעליה מאוכלסת. על פי [[מכניקת הקוונטים]] לכל קליפה ישנה [[רמות אנרגיה#רמות אנרגיה באטומים|רמת אנרגיה]] שונה והאלקטרונים תמיד יאכלסו קודם לכן את הקליפה בעלת רמת האנרגיה הנמוכה יותר. רמת האנרגיה הגבוהה ביותר המכילה אלקטרונים מייצגת את קליפת הערכיות.

==היסטוריה==
קיומן של קליפות האלקטרונים נצפה בפעם הראשונה בניסוי של [[צ'ארלס בארקלה]] {{אנ|Charles Glover Barkla}} ו[[הנרי מוזלי]] במסגרת מחקר של בליעת [[קרני רנטגן]]. בארקלה סימן את הקליפות הללו באותיות K, L, M וכן הלאה (המקור של המינוח הזה הוא אלפביתי. הקליפות K ו-L סומנו במקור באותיות B ו-A, אבל סימון זה שונה על מנת להשאיר מקום לקווים ספקטרליים היפותטיים שאולי יתגלו, אולם זה מעולם לא קרה). מאוחר יותר התגלה שהקווים הללו מתאימים לערכים 1, 2, 3 של המספר n. עושים בהם שימוש ב[[מאנה סיגבאן#סימון סיגבאן|סימון סיגבאן]] ב[[ספקטרוסקופיה]].

מקורו של השם "קליפת אלקטרונים" הוא מ[[מודל האטום של בוהר]], שלפיו קבוצות של אלקטרונים מקיפות את הגרעין במרחקים מסוימים, כך שהמסלולים שלהם יוצרים "קליפות".

==תת-קליפות==
'''תת קליפות''' (subshells) אטומיות מזוהות בסדר האותיות s, p, d, f, g, h, i וכן הלאה, המייצגות [[מספר קוונטי זוויתי]] (ה[[קוונט]] של ה[[תנע זוויתי|תנע הזוויתי]]), בהתאמה 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, וכו'. כל תת-קליפה כזאת יכולה להכיל עד 26, 22, 18, 14, 10, 6, 2 אלקטרונים בהתאמה, או מבחינה נוסחתית – <math>2(2l +1)</math> אלקטרונים בכל תת-קליפה. כמות זו נובעת מה[[מספר קוונטי|מספר הקוונטי]] השלישי <math>m</math>, [[מספר קוונטי מגנטי]], שמקבל ערכים בין <math>-l</math> ל-<math>l</math> ובסה"כ <math>(2l +1)</math> מצבים, והמקדם 2 נובע מ[[מספר קוונטי ספיני שניוני|שתי האפשרויות לספין]].

הסימונים הבלתי־סדורים s, p, d ו-f שימשו במקור במערכת של זיהוי קווים ספקטרליים שמכבר הוצאה משימוש, אשר בה תיארה רביעייה זו את ארבעת הסיווגים הראשונים של קווים ספקטרליים. היות שלא נקבעו שמות לתת־הקליפות העוקבות, הכינויים g, h, i וכן הלאה נגזרו מסדר האלפבית האנגלי.

האותיות הבלתי סדורות משקפות את המושגים: s עבור sharp,{{כ}} p עבור principal,{{כ}} d עבור diffuse,{{כ}} f עבור fundamental, וכן משם לפי האלפבית האנגלי.{{מקור}}

==קליפת הערכיות==
'''קליפת [[ערכיות]]''' היא הקליפה החיצונית של האלקטרונים המקיפים את [[גרעין האטום]]. אלקטרוני קליפת הערכיות הם אלו המשתתפים ב[[תגובה כימית|תגובות כימיות]] וב[[קשר כימי|קשרים כימיים]], ולכן הם בעלי חשיבות רבה בקביעת תכונותיו הכימיות של האטום. ה[[כימיה פיזיקלית|כימאי הפיזיקלי]] [[גילברט ניוטון לואיס]] היה האחראי הראשי לפיתוח הראשוני של התאוריה שטענה שאלקטרוני הערכיות משתתפים בקשרים כימיים. זמן מה לאחר מכן, הכליל והרחיב [[לינוס פאולינג]] את התאוריה תוך הפעלת יישומים של [[מכניקת הקוונטים]].

על אף שקליפת הערכיות היא לכאורה אחת מקליפות האלקטרונים, המספר המקסימלי של אלקטרונים בה אינו שווה למספר האלקטרונים שניתן לאכלס בקליפת האלקטרונים בסך הכול. הסיבה לכך נעוצה בסדר אכלוס הקליפות: למשל, בשורה השלישית של הטבלה המחזורית, המתאימה לרמה השלישית, ישנם שמונה יסודות: החל מ[[נתרן]] ש[[מספר אטומי|מספרו האטומי]] הוא 11 ועד [[ארגון]] שמספרו האטומי 18. זה קורה מפני שתת-הקליפה 3d היא באנרגיה גבוהה יותר מ-4s, ולפיכך, לאחר שהתמלאו תת-הקליפות 3s ו-3p, הבאה בתור להתמלא היא 4s – אך זו כבר רמה חדשה, ולכן שורה חדשה. לפיכך, מספר האלקטרונים המרבי הוא 8. בשורה הרביעית, לאחר 4s תתמלא תת-הקליפה 3d. אך מכיוון שאטומי הקליפה 3d הם פנימיים יותר, הם משפיעים פחות - וזו הסיבה ש[[מתכות מעבר|מתכות המעבר]] דומות זו לזו. כלומר, על אף שבקליפה הרביעית יש מקום ל-32 אלקטרונים, רק 8 מתוכם מתמלאים בשלב הראשון (האורביטלים s ו-p), יחד עם עוד 10 מהקליפה השלישית. תת-הקליפות 4d,4f נותרות ריקות. בקליפה החמישית מתמלאות 5s,4d,5p משמאל לימין, ותת-הקליפות f,g נותרות ריקות. בקליפה השישית מתמלאת רמה 4f לאחר רמה 6s – ו[[לנתניד|ארבעה-עשר היסודות הבאים]], שזהים זה לזה בשתי הקליפות החיצוניות, דומים מאוד וקשה להפריד ביניהם. לכן, על אף שרמת האנרגיה השביעית מכילה מקום ל-98 אלקטרונים, בשורה השביעית ישנם רק 32 אטומים שכן מתמלאות בה תת-הקליפות 7s,5f,6d,7p (החל ב-s וכלה ב-p) המכילות 2,14,10,6 אלקטרונים בהתאמה.

לסיכום, המספרים האפשריים של אלקטרונים ב-7 קליפות הערכיות הם:
{| class="wikitable" border="1"
! רמת אנרגיה
! מספר האלקטרונים המרבי
|-
| 1
| 2
|- bgcolor="#EFEFEF"
| 2
| 8
|-
| 3
| 8
|- bgcolor="#EFEFEF"
| 4
| 18
|-
| 5
| 18
|- bgcolor="#EFEFEF"
| 6
| 32
|-
| 7
| 32
|}

ב[[הטבלה המחזורית|טבלה המחזורית]] מסודרים כל האטומים בעלי מבנה דומה של אלקטרונים בקליפת הערכיות בטור משותף. מבנה זה מייצג את התכונות הכימיות הדומות אשר חולקים אטומים בעלי מבנה דומה של קליפת הערכיות. כך למשל, לכל האטומים בעלי אלקטרון אחד בקליפת הערכיות ישנן תכונות כימיות של [[מתכת אלקלית]], והם מופיעים בטור הראשון של הטבלה המחזורית. בדומה, בכל ה[[גז אציל|גזים האצילים]], קליפת הערכיות מלאה (כלומר, באטום הבא בטבלה, יהיה אלקטרון בקליפת האלקטרונים הבאה.

היות שהרבה מהאטומים הנפוצים בכדור הארץ נמצאים בשורות השנייה והשלישית של הטבלה המחזורית, מקובל לומר שקליפת ערכיות מלאה מקיימת את [[כלל האוקטט]], כלומר היא מכילה 8 אלקטרונים. במונחים של אורביטלים אטומיים, האלקטרונים בקליפת הערכיות מתפלגים בצורה הבאה: 2 באורביטל s היחיד שבקליפה ועוד 2 בכל אחד מ-3 אורביטלי p (בסך הכול 8 אלקטרונים). עם זאת, כאמור, בשורות אחרות בטבלה, מספר האלקטרונים שגורם לקליפה להיות מלאה שונה.

== ראו גם ==
* [[חוק 18 האלקטרונים]]

== קישורים חיצוניים ==
{{ויקישיתוף בשורה|Category:Electron_shell_diagrams}}
* [http://www.youtube.com/watch?v=yZWBu8AaCRA&feature=youtu.be סרטון הסבר בעברית על קונפיגורציה אלקטרונית], באתר יו-טיוב.

{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה]]
[[קטגוריה:כימיה פיזיקלית]]
[[קטגוריה:קשרים כימיים]]
[[קטגוריה:אלקטרון]]