Kaj je podlupina?

Podlupina je območje znotraj elektronske lupine atoma, ki vsebuje vrsto elektronske orbitale. Vsak atom je sestavljen iz osrednjega jedra enega ali več pozitivnih protonov in nič ali več nenabitnih nevtronov, pri čemer okoli njega potujejo elektroni. Elektroni atoma ne morejo prosto potovati naključno, ampak so do neke mere vezani. Tako kot so knjige organizirane po formatu poglavij, strani in vrstic, so elektroni atoma organizirani v lupine, podlupine, orbitale. Če elektroni niso energijsko vzbujeni, ostanejo v teh orbitalah.

Dodelitve oznak lupine in podlupine so odvisne od kvantno mehanskih značilnosti vezanega elektrona. Obstajajo štiri takšna kvantna števila: “n”, “l”, “m” in “s”. To so energijsko povezano primarno kvantno število (n) – povezano z Bohrovim modelom atoma, kvantno število kotnega zagona (l), komponentni vektor kotne količine (m) in spinsko kvantno število (s). Vrednost n definira lupino in mora biti celo število, ki ni manjše od ena. Če je primarno kvantno število n=1, je številka lupine 1, imenovana tudi lupina K; če je n=2, je številka lupine 2, lupina L; če je n=3, lupina M; n=4, N lupina; n=5, lupina O; in tako naprej.

Če za trenutek zaobidemo opis naslednje stopnje reda – podlupine – elektronske orbitale so odvisne od vrednosti in kotnega momenta elektrona. Vrednosti kvantnega števila kotnega momenta, l, so lahko nič ali cela števila večja od nič; če je l=0, je orbitala s-orbitala; če je l=1, je p-; če je l=2, a d-; l=3, f- in če ima orbitala vrednost l=4, je orbitala g-orbitala. To je l-vrednost, ki določa verjetnost, da se bo elektron našel v določenem območju prostora, ki ima določeno obliko. S-orbitala je sferična, medtem ko ima p-orbitala dve sploščeni krogli, pri čemer sta ravni površini obrnjeni druga proti drugi. Oblika d-orbitale ima lahko štiri tesno povezane krogle ali dve krogli nad in pod obročem – višje vrednosti l vodijo do drugih oblik verjetnosti orbite.

Vsaka lupina ima eno ali več podlupin, od katerih lahko vsaka vsebuje orbitale. Črke, ki identificirajo podlupine, se ujemajo z orbitalnimi tipi, ki jih vsebujejo: d-podlupina vsebuje d-orbitale, f-podlupina, f-orbitale. Število možne komponente kotnega momenta ali m-vrednosti, pomnoženo s številom možnih spin kvantnih ali s-vrednost, določa največje število orbital, ki lahko obstaja znotraj določene podlupine. Vrednosti za m so lahko poljubno celo število med -1 in +1, vključno z 0, medtem ko mora biti s +1/2 ali -1/2. Izračun nam da v primeru f-podlupine (l=3) sedem m-vrednosti in dve s-vrednosti, kar ima za posledico največ 7×2=14 možnih orbital.

Če seštejemo orbitale podlupine, dobimo število možnih orbital v vsaki vrsti lupine. V K-lupini je samo ena s-podlupina, ki sama vsebuje največ dve s-orbitali. Dve podlupini, s- in p-, sta vsebovani v L-lupini in vsaka podlupina vsebuje do 2+6=8 orbital. Tri podlupine M-lupine, s-, p- in d-, lahko vsebujejo 2+6+10=18 orbital, medtem ko s-, p-, d- in f-podlupine N-lupine vsebujejo do 2 +6+10+14=32 orbital. G-lupine vključujejo s-, p-, d-, f- in g-podlupine in lahko vsebujejo kar 2+6+10+14+18=50 orbital.