De term elektronenwolk beschrijft het gebied rond een atoomkern waar elektronen waarschijnlijk zullen zijn. Het wordt ook beschreven als de “fuzzy” baan van een atoom elektron.

een elektron dat gebonden is aan de kern van een atoom wordt vaak gezien als een baan om de kern op dezelfde manier als een planeet om een zon draait, maar dit is geen geldige visualisatie. Een elektron is niet gebonden door zwaartekracht, maar door de Coulombkracht, waarvan de richting afhangt van het teken van de lading van de deeltjes., (Onthoud, tegenpolen trekken elkaar aan, dus het negatieve elektron wordt aangetrokken door het positieve proton in de kern. Hoewel zowel de Coulomb-als de gravitatiekrachten omgekeerd afhankelijk zijn van het kwadraat van de afstand tussen de objecten van belang, en beide centrale krachten zijn, zijn er belangrijke verschillen. In het klassieke plaatje zou een versnellend geladen deeltje, zoals het elektron (een cirkelend lichaam verandert van richting, dus het versnelt altijd) energie moeten uitstralen en verliezen, en dus spiraalsgewijs in de richting van de kern van het atoom—maar dat doet het niet.,

omdat we een zeer klein (microscopisch) systeem bespreken, moet een elektron worden beschreven met behulp van kwantummechanische regels in plaats van de klassieke regels die de planetaire beweging bepalen. Volgens de kwantummechanica kan een elektron een golf of een deeltje zijn, afhankelijk van hoe het gemeten wordt. Door zijn golfkarakter kunnen we nooit voorspellen waar in zijn baan rond de kern een elektron zal worden gevonden. We kunnen alleen

berekenen of er een grote kans is dat het zich op bepaalde punten zal bevinden wanneer een meting wordt uitgevoerd.,

het elektron wordt daarom beschreven in termen van zijn kansverdeling of waarschijnlijkheidsdichtheid. Dit heeft geen duidelijke cutoff punten; de randen zijn enigszins vaag. Vandaar de term “elektronenwolk.”Deze” troebele ” kansverdeling neemt verschillende vormen aan, afhankelijk van de toestand van het atoom. Bij kamertemperatuur, de meeste atomen bestaan in hun grond (laagste energie) staat. Als er energie wordt toegevoegd – door er bijvoorbeeld een laser op te schieten-kunnen de buitenste elektronen naar een hogere staat “springen” (denk aan een grotere baan, als het helpt)., Volgens de kwantummechanica zijn er slechts bepaalde toestanden waarin een elektron kan springen. Deze zijn gelabeld met kwantumgetallen. De letters die basistumnummers aanduiden zijn n, l en m, waarbij n het hoofd-of energietumumgetal is, l betrekking heeft op het orbitale impulsmoment van het elektron en m een magnetisch kwantumgetal is. Het belangrijkste kwantumgetal n kan integer waarden nemen van 1 tot oneindig. Voor hetzelfde elektron kan l elk geheel getal zijn van 0 tot (n -1), en m kan elk geheel getal hebben van– l tot l. bijvoorbeeld, als n = 3, kunnen we toestanden hebben met l = 2, 1 of 0., Voor de toestand met n = 3 en l = 2, kunnen we m = -2, -1, 0, 1, of 2 hebben.

elke verzameling van n, l, m kwantumnummers beschrijft een verschillende kansverdeling voor het elektron. Een grotere n betekent dat het elektron waarschijnlijk verder van de kern wordt gevonden. Voor n = 1 moeten l en m 0 zijn, en de elektronenwolk rond de kern is sferisch. Voor n = 2, l = 0, zijn er twee concentrische bolvormige schelpen van waarschijnlijkheid rond de kern. Voor n = 2, l = 1, is de wolk meer haltervormig. We kunnen zelfs een madeliefje vorm hebben als l = 3. De distributies kunnen behoorlijk ingewikkeld worden.,

Experiment heeft deze distributies voor één-elektron atomen geverifieerd, maar de golffunctie berekeningen kunnen zeer moeilijk zijn voor atomen met meer dan één elektron in hun buitenste schil. In feite, wanneer de beweging van meer dan één elektron in aanmerking wordt genomen, kan het dagen duren voor de grootste computer om kansverdelingen uit te voeren voor zelfs een laaggelegen toestand, en vereenvoudiging benaderingen moeten vaak worden gemaakt.,over het geheel genomen geeft de kwantummechanische golfvergelijking, zoals ontwikkeld door Schrödinger in 1926, een uitstekende beschrijving van hoe de microscopische wereld zich gedraagt, en we moeten toegeven dat de kwantummechanica weliswaar niet precies is, maar wel nauwkeurig.