Kelopak elektron
Sejarah

Model atom Bohr tahun 1913 mencoba mengatur elektron dalam orbit berurutannya, namun, pada saat itu Bohr terus meningkatkan orbit dalam atom menjadi delapan elektron seiring dengan bertambahnya ukuran atom. Bohr membangun model elektron tahun 1913-nya dalam unsur sebagai berikut: Susunan elektron dalam atom ringan sebagai berikut:[butuh rujukan]
| Unsur | Elektron per kulit |
| --- | --- |
4: 2, 2
6: 2, 4
7: 4, 3
8: 4, 2, 2
9: 4, 4, 1
10: 8, 2
11: 8, 2, 1
16: 8, 4, 2, 2
18: 8, 8, 2
Tabel periodik Bohr pada tahun 1913 menunjukkan konfigurasi elektron dalam makalah keduanya di mana ia meneliti unsur ke-24.
Terminologi shell berasal dari modifikasi model Bohr oleh Arnold Sommerfeld. Selama periode ini Bohr bekerja dengan Walther Kossel, yang makalahnya pada tahun 1914 dan pada tahun 1916 menyebut orbitnya sebagai "kulit". Sommerfeld mempertahankan model planet Bohr, tetapi menambahkan orbit elips ringan (ditandai dengan tambahan bilangan kuantum ℓ dan m) untuk menjelaskan struktur spektroskopi halus dari beberapa unsur. Beberapa elektron dengan bilangan kuantum utama yang sama (n) memiliki orbit dekat yang membentuk "kulit" dengan ketebalan positif, bukan orbit melingkar dari model Bohr yang orbitnya disebut "cincin" digambarkan oleh sebuah pesawat.
Keberadaan kulit elektron pertama kali diamati secara eksperimental dalam studi penyerapan sinar-X Charles Barkla dan Henry Moseley. Karya Moseley tidak secara langsung berkaitan dengan studi kulit elektron, karena ia mencoba membuktikan bahwa tabel periodik tidak disusun berdasarkan massa, tetapi oleh muatan proton di dalam nukleus. Namun, karena dalam atom netral, jumlah elektron sama dengan jumlah proton, karya ini sangat penting bagi Niels Bohr yang menyebutkan karya Moseley beberapa kali dalam wawancaranya tahun 1962. Moseley ialah bagian dari kelompok Rutherford, begitu pula Niels Bohr. Moseley mengukur frekuensi sinar-X yang dipancarkan oleh setiap elemen antara kalsium dan seng, dan ditemukanlah bahwa frekuensi menjadi lebih besar ketika unsur-unsur menjadi lebih berat, yang mengarah pada teori bahwa elektron memancarkan sinar-X ketika mereka dipindahkan ke kulit yang lebih rendah. Hal ini mengarah pada kesimpulan bahwa elektron berada di kulit Kossel dengan batas tertentu per kulit, melabeli kulit dengan huruf K, L, M, N, O, P, dan Q. Asal usul terminologi ini adalah alfabet. Barkla, yang bekerja secara independen dari Moseley sebagai eksperimentalis spektrometri sinar-X, pertama kali memperhatikan dua jenis hamburan yang berbeda dari pemotretan sinar-X pada elemen pada tahun 1909 dan menamakannya "A" dan "B". Barkla menjelaskan dua jenis difraksi sinar-X ini: yang pertama tidak terkait dengan jenis bahan yang digunakan dalam percobaan, dan dapat terpolarisasi. Sinar difraksi kedua lainnya ia sebut "fluoresen" karena bergantung pada bahan yang disinari. Tidak diketahui apa arti garis-garis ini pada saat itu, tetapi pada tahun 1911 Barkla memutuskan bahwa mungkin ada garis-garis hamburan sebelum "A", jadi ia mulai dari "K". Namun, percobaan selanjutnya menunjukkan bahwa garis serapan K dihasilkan oleh elektron terdalam. Huruf-huruf ini kemudian ditemukan sesuai dengan nilai n 1, 2, 3, dll. yang digunakan dalam model Bohr. Mereka digunakan dalam notasi spektroskopi Siegbahn.
Pekerjaan menetapkan elektron ke kulit dilanjutkan dari tahun 1913 hingga 1925 oleh banyak ahli kimia dan beberapa fisikawan. Niels Bohr adalah salah satu dari sedikit fisikawan yang mengikuti pekerjaan ahli kimia dalam mendefinisikan tabel periodik, sementara Arnold Sommerfeld bekerja lebih banyak untuk mencoba membuat model kerja atom relativistik yang akan menjelaskan struktur halus spektrum dari sudut pandang fisika orbital melalui pendekatan Atombau. Einstein dan Rutherford, yang tidak mengikuti kimia, tidak mengetahui para ahli kimia yang mengembangkan teori kulit elektron tabel periodik dari sudut pandang kimia, seperti Irving Langmuir, Charles Bury, J.J. Thomson, dan Gilbert Lewis, yang semuanya memperkenalkan koreksi model Bohr seperti maksimum dua elektron di kulit pertama, delapan di berikutnya dan seterusnya, dan bertanggung jawab untuk menjelaskan valensi di kulit elektron terluar, dan membangun atom dengan menambahkan elektron ke kulit terluar. Jadi ketika Bohr menguraikan teori atom kulit elektronnya pada tahun 1922, tidak ada rumus matematika untuk teori tersebut. Jadi Rutherford mengatakan bahwa dia sulit untuk "membentuk gagasan tentang bagaimana Anda sampai pada kesimpulan Anda". Einstein mengatakan tentang makalah Bohr tahun 1922 bahwa "kulit elektron dari atom bersama dengan signifikansinya bagi kimia tampak bagi saya seperti keajaiban – dan tampak bagi saya sebagai keajaiban bahkan sampai hari ini". Arnold Sommerfeld, yang mengikuti struktur elektron Atombau daripada model Bohr yang akrab dengan pandangan ahli kimia tentang struktur elektron, berbicara tentang kuliah Bohr tahun 1921 dan artikel tahun 1922 tentang model kulit sebagai "kemajuan terbesar dalam struktur atom sejak 1913". Namun, perkembangan kulit elektron Niels Bohr pada dasarnya adalah teori yang sama dengan teori kimiawan Charles Rugeley Bury dalam makalahnya tahun 1921.
Saat pekerjaan berlanjut pada struktur kulit elektron Model Sommerfeld-Bohr, Sommerfeld telah memperkenalkan tiga "bilangan kuantum n, k, dan m, yang menggambarkan ukuran orbit, bentuk orbit, dan arah orbit yang dituju." Karena kita menggunakan k untuk konstanta Boltzmann, bilangan kuantum azimut diubah menjadi ℓ. Ketika teori mekanika kuantum modern diajukan berdasarkan mekanika matriks Heisenberg dan persamaan gelombang Schrödinger, bilangan kuantum ini disimpan dalam teori kuantum saat ini tetapi diubah menjadi n sebagai bilangan kuantum utama, dan m menjadi bilangan kuantum magnetik.
Namun, bentuk akhir dari model kulit elektron yang masih digunakan sampai sekarang untuk jumlah elektron dalam kulit ditemukan pada tahun 1923 oleh Edmund Stoner, yang memperkenalkan prinsip bahwa kulit ke-n dijelaskan oleh 2(n2). Melihat hal ini, pada tahun 1925, Wolfgang Pauli menambahkan bilangan kuantum keempat, "spin", selama periode teori kuantum lama atom Tata Surya Sommerfeld-Bohr untuk melengkapi teori kulit elektron modern.