Atomhülle

Atomhülle bezeichnet in der Chemie und Physik den Raum um den Atomkern, in dem sich Elektronen mit hoher Wahrscheinlichkeit aufhalten. Da Elektronen Quantenobjekte sind, verhalten sie sich nicht wie Teilchen auf festen Bahnen; ihre Aufenthaltswahrscheinlichkeit wird durch die Elektronendichte beschrieben.

Die Hülle wird durch Orbitale beschrieben, die Wahrscheinlichkeitsverteilungen der Elektronen im Raum darstellen. Orbitale wie 1s, 2s, 2p, 3s usw. definieren Energieebenen und Formen (s, p, d, f). Die Elektronenkonfiguration eines Atoms ergibt sich aus der Besetzung dieser Orbitale; die Schalen K, L, M usw. entsprechen groben Energieniveaus, innerhalb derer sich Unterschalen (s, p, d, f) befinden. Das Aufbauprinzip regelt die Reihenfolge der Besetzung; das Pauli-Ausschlussprinzip verhindert doppelte Belegung eines Orbitals mit identischen Quantenzahlen, und die Hundsche Regel beschreibt die Verteilung der Elektronen in einer Unterschale.

Die Eigenschaften der Atomhülle beeinflussen chemische Bindung, Reaktivität, Ionisierungs- und Elektronegativitätswerte. Die Hülle bestimmt die Größe des Atoms und die Geometrie von Molekülen durch die Form der Orbitale. In der Praxis wird die Hülle durch quantenmechanische Rechnungen beschrieben (Schrödinger-Gleichung; Ansätze wie Hartree-Fock oder Dichtefunktionaltheorie).

Historisch geht der Begriff auf das Bohrsche Modell zurück, in dem Elektronen auf Bahnen um den Kern zirkulieren sollten; moderne Theorien beschreiben die Hülle als Elektronendichte, die sich aus der Schrödinger-Gleichung ergibt.