Hallo Quanten,
leider komme ich erst jetzt dazu, deine Frage zu der Anzahl der Atomschalen zu beantworten.
Der Begriff Atomschale ist missverständlich, da es sich im eigentlichen Sinne um die Bahnen der Elektronen handelt, die wie Zwiebelschalen um den Atomkern herum angeordnet sind. Aber auch die Zwiebel ist nur ein Modell, das die ganze Sache etwas anschaulicher machen soll. Man soll sich davor hüten, ein Modell 1:1 in die Wirklichkeit zu übertragen.
Die Elektronen „auf den Schalen“ und die Protonen im Kern (neben den Neutronen) ziehen sich an, wobei es energetisch umso günstiger ist, je näher sich Elektronen und Protonen kommen können.
Da kann man sich schon fragen, weshalb die Elektronen nicht gleich in den Kern reinfallen….
Was nun die Elektronen angeht, fängt man in der Regel mit der K-Schale an. K steht für Kern, da diese Schale dem Kern am nächsten ist. Dann geht es im Alphabet weiter: L, M,….Wichtig ist, dass hier Großbuchstaben verwendet werden. Man kann die Schalen auch von 1 ab nummerieren, wodurch die Perioden im Periodensystem der chemischen Elemente zustande kommen: also K = 1, L = 2, …. (Hauptquantenzahl)
Jede dieser Hauptschalen kann nur eine bestimmte Anzahl an Elektronen aufnehmen. Für die Anzahl gibt es eine Formel:
2n²
wobei n die Schalennummer ist. Für n = 2 dürfen maximal (!) 2*2² = 8 Elektronen auf dieser Schale sein. Und dazu kommen noch die 2 Elektronen der K-Schale mit n = 1.
Wenn du im Netz gesucht hast, ist dir sicherlich auch aufgefallen, dass die Hauptschalen ab L (n =2) auch Unterschalen (Nebenquantenzahl) haben. Im Modell kann man L als ein Mehrfamilienhaus und die Unterschalen als einzelne Wohnungen – die mit den kleinen Buchstaben s, p, d, f bezeichnet werden – betrachten. Diese Wohnungen haben natürlich einzelne Räume (Magnetquantenzahl), in denen sich die Elektronen maximal paarweise (Spinquantenzahl) aufhalten können.
Je höher die Nummer bzw. der Buchstabe der Atomschale, desto weiter entfernt sind die Elektronen vom Kern. Dadurch ist die Anziehung zwischen diesen Elektronen und dem Kern schwächer als bei Hauptschalen mit kleineren Nummern. Außerdem werden diese Elektronen durch die anderen Elektronen der kleineren Schalen vom Kern abgeschirmt.
Auch die Stabilität der Kerne hängt von der Hauptschale ab, da ja die Anzahl der Protonen mit den Elektronen zunimmt: Hohe Hauptschale = größerer Kern (zusätzlich wächst auch die Anzahl der Neutronen im Kern). Und manche, wenig stabile Kerne platzen von alleine, andere durch Beschuss mit Kernteilchen.
Der Anzahl der Atomschalen – um bei dem Begriff zu bleiben – ist also durch die die Stabilität eine Grenze gesetzt. Die derzeit höchste Atomschale (Hauptschale, Periode, Hauptquantenzahl) kannst dem Periodensystem der Elemente entnehmen. Es hat viele Versuche gegeben, u. a. durch Verschmelzen leichterer Elemente „künstliche“ Elemente zu erzeugen, also Elemente, die es von Natur aus nicht gibt. Viele dieser künstlich erzeugten Elemente sind aber so instabil, dass sie gleich wieder zerfallen oder sehr kurzlebig sind.
So weit alles klar?
Reinhard