Расположение электронов в многоэлектронных атомах

Распределение электронов в многоэлектронных атомах основано на трех положениях:

· принцип наименьшего запаса энергии;

· принцип Паули;

· правило Хунда.

При заполнении электронных уровней атома в невозбужденном состоянии выполняется принцип наименьшего запаса энергии (энергетической выгоды): в атоме каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была минимальной (что отвечает наибольшей связи его с ядром). Поэтому, заполнение электронных уровней начинается с уровней, характеризующихся самой низкой энергией.

Порядок заполнения АО:

1 s ®2 s ®2 p ®3 s ®3 р ®4 s ®3 d ®4 р ®5 s ®4 d ®5 р ®6 s ®(5 d¹) ®4 f ®

®5 d ®6 p ®7 s ®(6 d¹⁻²) ®5 f ®6 d ®7 p.

Исключения из этого правила наблюдается тогда, когда энергии близких подуровней мало отличаются друг от друга. Так, например, подуровень 5 d заполняется одним электроном 5 d¹ раньше, чем подуровень 4 f.

При заполнении электронных уровней кроме принципа наименьшего запаса энергии выполняется принцип (запрет) Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями четырех квантовых чисел.

Максимальное число электронов с одинаковым квантовым числом n на уровне Nn = 2 n ². Максимальное число электронов на подуровне:

N ₁ = 2(2 l + 1).

В атоме гелия ₂Не квантовые числа n = 1, l = 0, m_l = 0 одинаковы для обоих его электронов, а квантовое число m_s отличается. Проекции спина электронов могут быть m_s = + 1/2 или m_s = − 1/2.

В одной квантовой ячейке согласно принципу Паули не может быть двух электронов с параллельными спинами.

Правило Хунда: при данном значении l (т.е. в пределах определенного подуровня) электроны располагаются по атомным орбиталям таким образом, чтобы суммарный спин по модулю был максимальным.

Другими словами, электроны занимают орбитали с одинаковой энергией вначале по одному. Электроны не спариваются, пока в каждой квантовой ячейке не окажется по одному электрону:

, но не

М. В. Клечковский сформулировал общее положение: электрон занимает в основном состоянии уровень не с минимальным возможным значением n, а с наименьшим значением суммы n + l.