Schalenmodell
Der Begriff des Schalenmodell wird in der Physik in zweierlei Zusammenhang verwendet. Zum einen versteht man darunter ein physikalisches Modell zur Beschreibung des Aufbaus von Atomen, zum anderen ein physikalisches Modell zur Beschreibung des Aufbaus von Atomkernen im Rahmen der Kernphysik.
Das atomare Schalenmodell ist ein Atommodell, nach dem sich die Protonen und Neutronen eines Atoms im zentralen Atomkern und die Elektronen in um diesen angeordneten Schalen befinden.
Die innerste Schale wird K-Schale genannt und fasst maximal zwei Elektronen; auf der nächsten Schale, der L-Schale, können maximal acht Elektronen untergebracht werden. Die weiter außen liegenden Schalen können zwar mehr als acht Elektronen enthalten, bei den Hauptgruppen-Elementen spielen diese zusätzlichen Elektronen aber so gut wie keine Rolle, so dass man von acht Elektronen pro Schale ausgehen kann.
Mit dem Schalenmodell der Atome lassen sich die unterschiedlichen Eigenschaften der Elemente gut erklären. Die Alkalimetalle besitzen z.B. nur ein einziges Außenelektron (Valenzelektron) und können dieses besonders leicht abgeben (niedrige Ionisierungsenergie). Daher sind Alkalimetalle besonders reaktiv.
Den Halogenen andererseits fehlt nur ein Elektron für eine voll besetzte Außenschale, daher nehmen sie gern Elektronen von anderen Elementen auf (z.B. von Natrium) und sind ebenfalls sehr reaktiv.
Die Edelgase wiederum besitzen bereits eine voll besetzte Außenschale (Edelgaskonfiguration) und zeigen daher überhaupt keine Neigung, chemische Reaktionen einzugehen.
Schwächen des Schalenmodells der Atome
Es gibt Phänomene, die das atomare Schalenmodell nicht erklären kann. Dazu gehört vor allem die räumliche Gestalt der Moleküle. Warum hat z.B. das Methan (CH4) eine tetraederförmige Gestalt, oder warum ist das Wassermolekül gewinkelt? Diese Eigenschaften der Moleküle lassen sich mit dem Kugelwolkenmodell erklären.