Svar:
I sin artikel The Spectra of the Fluorescent Röntgen Radiations i Phil.
Mag 22 396 (1911) inför Charles G. Barkla beteckningarna K och L för de två observerade klart åtskilda serierna i den karakteristiska
röntgenstrålningen. I en not nämner han att dessa tidigare
betecknades med B och A (Proc. Camb. Phil. Soc. May 1909). Bokstäverna K och L är emellertid
lämpligare eftersom det är mycket troligt att serier av strålning
existerar som absorberas lättare eller är mer genomträngande. Det är att märka att Barkla i sin
nobelföreläsning 1918 för 1917 års nobelpris i fysik nämner att han
har troliga bevis för en energirik J-strålning. En sådan strålning har icke verifierats.

Varför Barkla just valde bokstäverna K och L kan vi gissa oss till.
I läroböcker från tidigt 20-tal finner vi att K och L relateras till
kort- och långvågig strålning. Det ligger nära till hands att tro att K och L är förkortningar
för kurz och lang, men 1911 hade man ännu inte mätt strålningens
våglängd. Dessutom var Barkla engelsman. Förmodligen är förklaringen att Barkla valt bokstäver
mitt i alfabetet för att få plats med oupptäckt strålning av både
mjukare och hårdare karaktär.
2000-04-06

Svar:
Enligt kvantmekaniken kan en elektron i atomens elektronkal endast befinna sig i vissa tillstånd. Enligt
Pauliprincipen kan två elektroner aldrig befinna sig i samma tillstånd.

Analogi Man placerar elektronerna i atomens elektronskal ungefär
som böcker i en bokhylla. På varje plats får det bara rum en bok.

Varje elektron har fyra olika kvanttal: n, l, m, m_s.

Det är svårt att ge en exakt definition av dem på "gymnasiefysiknivå". Istället
får vi ge en enkel bild enligt Bohrs atommodell.

n betecknar antalet nollställen i den radiella vågfunktionen + 1.

l anger hur utdragen banan är.

m anger hur banans plan lutar.

m_s anger om spinnet är upp eller ner.

Ett röntgenspektrum uppkommer om man lyckas ta bort en elektron från ett inre skal
i atomen. När någon av de yttre elektronerna "hoppar in" till den tomma platsen
så sänds en röntgenfoton ut.
/GO 1998-04-09

Svar:
Intressant fråga, men ganska svår att reda ut ordentligt.

Densiteten hos ett ämne beror dels på kärnans massa och dels på
elektronskalens uppbyggnad. Så här ser densiteten av grundämnena ut:
WebElements - density of elements. Du kan läsa av ämnet längst ner på sidan om du för musen över ämnet i det periodiska systemet.

Ämnena med störst densitet är

Ämne Z Densitet (g/cm3)

Os 76 22.61

Ir 77 22.65

Pt 78 21.09

Ökande laddning (Z) gör att atomskalen krymper och densiteten ökar. Massan ökar också med Z. Det kan då tyckas konstigt att platina har lägre densitet är iridium. Det måste bero på att "packningseffektiviteten" i kristallen är sämre för Pt än Ir.

Om vi tittar på elektronstrukturen finner vi Ir [Xe].4f¹⁴.5d⁷.6s² och Pt [Xe].4f¹⁴.5d⁹.6s¹. Troligtvis gör det större antalet 5d (9 mot 7) elektroner att den effektiva radien blir större för Pt än för Ir.

Densiteten ökar med trycket, men mycket lite. Som vi sett är det elektronerna som bestämmer densiteten. Enda sättet att öka densiteten väsentligt är att göra av med elektronerna. Detta sker i neutronstjärnor där den enorma gravitationen får elektronerna att slå sig ihop med protoner för att bilda neutroner.
/Peter E 2003-10-04

Svar:
Malin! Är du inte lite ung för att fundera på elektronskal och valenselektroner? :-)

Atomkärnor har 1 till c:a 100 positivt laddade protoner (och ett antal neutroner som vi inte behöver bekymra oss för). För att atomen skall vara oladdad måste den ha samma antal negativa elektroner som den har protoner. Detta antal kallas för atomnummer, och bestämmer vilket grundämne vi har att göra med.

Enligt kvantmekanikens lagar kan man inte bara stoppa in dessa elektroner i atomen hur som helst, utan man fyller vad som kallas elektronskal som rymmer ett bestämt antal elektroner. Fyllda skal är normalt orörda, så det är elektroner som hamnar i det översta icke fulla skalet som bestämmer grundämnets egenskaper. Det är dessa s.k. valenselektroner som deltar i kemiska reaktioner. Grundämnen som har alla skal fyllda saknar valenselektroner, och deltar nästan inte i kemiska reaktioner. De är gaser, och kallas för ädelgaser.

Sammanfattning:

Elektronskal är från varandra avgränsade energiintervall inom vilka elektronerna i en atom kan befinna sig.

En valenselektron är en elektron i atomens yttersta skal (valensskalet). Antalet valenselektroner har stor betydelse för vilka kemiska föreningar atomen kan ingå i, det vill säga antalet bestämmer atomslagets kemiska egenskaper. Alla ädelgaser har strukturen ns²np⁶ i sitt yttre skal. Undantaget He som ju bara ha två elektroner 1s². Gemensamt för alla ädelgaserna är alltså att det yttersta skalet är fullt (2 elektroner i s-tillstånd och 6 elektroner i p-tillstånd).
/Peter E 2009-11-17

Svar:
Hej Sixten! Jag är inte helt säker på vad du menar. Jag antar du vill veta hur väl kan man avbilda en atom. Det finns numera flera olika metoder att avbilda atomer.

Bilden nedan till vänster visar en bild på en väteatom framställd med en teknik som kallas kvantmikroskopi (eller fotojonisationsmikroskopi), se länk 1. Man kan se hur elektronen rör sig i ett antal moln på olika avstånd från protonen och inte i en planetbana som i Bohrs enkla atommodell.

I bilden nedan till höger (länk 2) har man använt atomkraftsmikroskopi (se Atomkraftsmikroskopi) för att avbilda en molekyl bestående av kolatomer och väteatomer. Man kan tydligt se att kolatomerna förekommer i sexkantiga bensenringar.

En atom har en radie på ungefär 1/10 nanometer, så upplösningen är alltså betydligt bättre än detta.

Nobelpriset i kemi för 2014 var för högupplöst avbildning med fotoner: Super-resolution_microscopy.

/Peter E 2014-05-06

Svar:
För givet huvudkvantal n har man ban-kvanttal l = n-1,,,0. Det lägre värdet på l har lägst energi. Det beror på att för låga l-värden penetrerar vågfunktionen mer innanför de negativa laddningarna från lägre liggande elektroner, se nedanstående bild från Hyperphysics. Elektronen kommer då att utsättas för en högre effektiv positiv laddning från kärnan, vilket gör att den blir mer bunden.

Kvanttalet l är ju ett mått på elektronens rörelsemängdsmoment, dvs rXp. Klassiskt sett måste då för l>0 p gå mot oändligheten när r går mot noll. Se fråga [17699] för ett lite mer sofistikerat resonemang.

Se länk 1 fråga [19483] och Azimuthal_quantum_number.

/Peter E 2014-07-19

Svar:
Kvantmekaniska modeller för elektroner i en atom är mycket exakta, så man kan bestämma kvanttalen för olika tillstånd helt enkelt genom att jämföra experiment med teoretiska beräkningar. Experiment kan vara att observera elektromagnetiska övergångar mellan olika tillstånd eller att se hur atomer bildar kemiska bindningar.

För kärnfysik är din fråga mer relevant eftersom kärntillstånd är mer komplexa och det teoretiska modellerna mindre exakta. För kärntillstånd måste man alltså bestämma kvanttalen genom mätningar av sönderfall och reaktioner, se fråga [15482] och [19317].

De enda tillåtna atomära övergångarna är elektrisk dipol, dvs ändring av J (L+spinn) med högst en enhet och ändring av paritet. Det finns dessutom massor av andra urvalsregler som behandlas i läroböcker.

Se vidare Quantum_number och fråga [13733].
/Peter E 2014-07-21