elektronendistributie

Elektronendistributie verwijst naar de manier waarop elektronen zich verdelen rond een atoomkern, binnen moleculen of in een kristallijn materiaal. In atomen wordt de verdeling bepaald door de elektronconfiguratie: elektronen vullen schillen en subschillen volgens kwantummechanische principes (Schrödinger-vergelijking, het Pauli-principe en Hund-regels). De elektronendichtheid ρ(r) beschrijft de waarschijnlijkheidsdichtheid om een elektron aan te treffen op positie r en voldoet ∫ρ(r) d^3r = Z voor een atoom met Z elektronen. De verdeling bepaalt chemische bindingen, polariteit en magnetische eigenschappen.

In moleculen ontstaan moleculaire orbitalen door overlapping van atomaire orbitalen; de elektronendistributie over de moleculaire orbitalen bepaalt de bindingsterktes en het dipoolmoment. In structuren van materialen speelt de verdeling van valentie-elektronen een rol bij geleidbaarheid en reacties. In kristallen leidt de elektronendistributie tot bandstructuren: valentiebanden en geleidende banden die de elektronische eigenschappen bepalen. De Fermi-Dirac-distributie geeft aan hoe elektronen populaties toewijzen over energieniveaus bij een gegeven temperatuur.

Meet- en berekeningsmethoden: experimenteel kan elektronendistributie worden afgeleid uit X-stralen- of neutronendiffractie, elektronenmicroscopie en elektrondichtheidskaarten. Computationale methoden worden vaak Density Functional Theory (DFT) toegepast om ρ(r) en de elektronische structuur te voorspellen.

Samengevat verwijst elektronendistributie naar de ruimtelijke verdeling van elektronen en is cruciaal voor het begrijpen van chemische binding, magnetisme en elektronische eigenschappen van materialen.