Naast de chaos die een kat veroorzaakt tijdens de beruchte ‘gekke vijf minuten’, zijn er ook een hoop dieren en planten die een geordende indruk maken. De V-formatie van een vlucht wilde eenden; het strakke hexagonale patroon van een bijenkorf; en… de elektronen in een d-orbitaal?

Hoewel ik zo’n acht jaar geleden tijdens college leerde dat de elektronen in een atoom zich natuurlijk niet echt op één bepaalde plek bevinden (denk aan het Heisenberg-onzekerheidsprincipe), word je als onkundige student toch nog met ietwat houterige modellen en benaderingen geconfronteerd waarmee je ze een plekje kunt geven.

Neem bijvoorbeeld het uitsluitingsprincipe van Pauli. Dat zegt dat elektronen die hetzelfde orbitaal bezetten niet dezelfde spin mogen hebben, wat goed te zien is als je in de eerste rij van de overgangsmetalen kijkt. De overgangsmetalen bevinden zich in het d-blok en hebben tussen de één en vijf d-orbitalen waarin gepaarde elektronen kunnen voorkomen. Het grappige van die elektronen is dat ze niet zo snel mogelijk een paartje vormen, maar eerst heel individualistisch een eigen orbitaal bezet houden. Zo heeft een titaniumatoom twee ongepaarde elektronen en een mangaanatoom vijf.

Ga je verder van mangaan richting zink, dan zie je dat de elektronen wél paren vormen, zij het met omgekeerde spin. Het kost simpelweg te veel energie om ‘door te lopen’ naar een eigen orbitaal, tenzij je zo’n elektron exciteert.

‘Er waren nog genoeg vierzits vrij, dus ik ging net als een elektron lekker individualistisch alleen zitten’

Ik stapte ooit na een lange collegedag over orbitalen in de trein, helemaal achterin, waar vaak de meeste plek is. Er waren nog genoeg vierzits vrij, dus ik ging lekker individualistisch alleen zitten. Al naargelang de rit vorderde, werd het drukker en bleek weer de ordelijkheid van de mensen: langzaam vulde elke vierzits zich met eerst één persoon en toen die allemaal één persoon bevatten, werd de stoel schuin tegenover de reeds zittende gevuld. ‘Grappig, elektronen zijn net mensen als je het zo bekijkt’, dacht ik bij mezelf.

Een druk telefonerende zakenman stapte de trein in en zocht een plekje in de coupé, maar zag tot zijn grote ergernis dat er geen vrije plekken meer waren. Gefrustreerd liep hij door naar de volgende coupé. Hij zal wel geëxciteerd zijn geweest.