ระดับพลังงานหลัก (principal energy level) คือ ระดับพลังงานที่อิเล็กตรอนสามารถโคจรรอบนิวเคลียสได้ โดยอิเล็กตรอนแต่ละระดับพลังงานจะมีพลังงานเฉพาะตัว และอิเล็กตรอนจะโคจรรอบนิวเคลียสในระดับพลังงานที่มีพลังงานต่ำที่สุดก่อน
ระดับพลังงานหลักมีทั้งหมด 7 ระดับ เรียงลำดับจากระดับพลังงานต่ำสุดไปสูงสุดดังนี้
- ระดับพลังงาน K (n = 1)
- ระดับพลังงาน L (n = 2)
- ระดับพลังงาน M (n = 3)
- ระดับพลังงาน N (n = 4)
- ระดับพลังงาน O (n = 5)
- ระดับพลังงาน P (n = 6)
- ระดับพลังงาน Q (n = 7)
ระดับพลังงานย่อย (subshell) คือ ระดับพลังงานย่อยที่อิเล็กตรอนสามารถโคจรได้ภายในระดับพลังงานหลัก โดยระดับพลังงานย่อยแต่ละระดับจะมีรูปแบบการโคจรของอิเล็กตรอนที่แตกต่างกัน
ระดับพลังงานย่อยมีทั้งหมด 4 ระดับย่อย เรียงลำดับจากระดับพลังงานย่อยที่มีพลังงานต่ำสุดไปสูงสุดดังนี้
- ระดับพลังงาน s (spherical)
- ระดับพลังงาน p (dumbbell)
- ระดับพลังงาน d (double dumbbell)
- ระดับพลังงาน f (claw)
ความสัมพันธ์ระหว่างระดับพลังงานหลักและระดับพลังงานย่อย
ระดับพลังงานหลักและระดับพลังงานย่อยมีความสัมพันธ์กันดังนี้
- แต่ละระดับพลังงานหลักจะมีระดับพลังงานย่อยได้หลายระดับย่อย
- จำนวนระดับพลังงานย่อยในแต่ละระดับพลังงานหลักจะเพิ่มขึ้นตามลำดับจากระดับพลังงานหลักที่ต่ำไปสูง
การจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอม
อิเล็กตรอนในอะตอมจะจัดเรียงตัวอยู่ในระดับพลังงานหลักและระดับพลังงานย่อย โดยอิเล็กตรอนจะโคจรรอบนิวเคลียสในระดับพลังงานที่มีพลังงานต่ำที่สุดก่อน และเมื่อระดับพลังงานที่มีพลังงานต่ำที่สุดเต็มแล้ว อิเล็กตรอนจึงจะเริ่มโคจรรอบนิวเคลียสในระดับพลังงานที่มีพลังงานสูงขึ้น
อิเล็กตรอนแต่ละตัวในอะตอมจะมีพลังงานเฉพาะตัว และไม่สามารถระบุตำแหน่งที่แน่นอนได้ แต่สามารถระบุได้ว่ามีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้บริเวณใด
สรุป
ระดับพลังงานหลักและระดับพลังงานย่อยเป็นส่วนสำคัญในการศึกษาโครงสร้างอะตอม โดยระดับพลังงานหลักแสดงระดับพลังงานที่อิเล็กตรอนสามารถโคจรรอบนิวเคลียสได้ และระดับพลังงานย่อยแสดงรูปแบบการโคจรของอิเล็กตรอนภายในระดับพลังงานหลัก