Правила заполнения атомных орбиталей в основном состоянии

 

1. Электроны занимают орбиталь, обладающую наименьшей энергией. Расчеты показывают, что энергия многоэлектронных d - и f - подуровней больше, чем s - и p - подуровней следующих за ними электронных уровней, поэтому после заполнения 3 p подуровня заполняется подуровень 4 s, а не 3 d, а подуровень 4 d заполняется после 5 s. Этот материал подробно разбирается в курсе химии высших учебных заведений. Сейчас нужно запомнить, что последовательность заполнения электронами орбиталей следующая

 

1 s ® 2 s ® 2 p ® 3 s ® 3 p ® 4 s ® 3 d ® 4 p ® 5 s ® 4 d ® 5 p ® 6 s …

 

2. На каждой орбитали может находится один электрон или два электрона. Если на орбитали находится один электрон, он называется неспаренный, если два электрона – спаренные (рисунок 3).

Рисунок 3 – Спаренные и неспаренные электроны

 

3. На орбиталях с одинаковой энергией располагается как можно больше неспаренных электронов (электронные облака максимально расталкиваются), рисунок 4.

Рисунок 4 – Распределение электронов по ячейкам

Используя для обозначения уровня цифры, для обозначения подуровней буквы s, р и d, а число электронов – цифрой вверху справа над буквой, записывают так называемые электронные формулы атомов.

Приведем электронные формулы атомов первых четырех периодов:

₁H 1 s ¹

₂He 1 s ²

₃Li 1 s ² 2 s ¹

₄Be 1 s ² 2 s ²

₅B 1 s ² 2 s ² 2 p ¹

₆C 1 s ² 2 s ² 2 p ²

₇N 1 s ² 2 s ² 2 p ³

₈O 1 s ² 2 s ² 2 p ⁴

₉F 1 s ² 2 s ² 2 p ⁵

₁₀Ne 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶

₁₁Na 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ¹

₁₂Mg 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ²

₁₃Al 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ¹

₁₄Si 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ²

₁₅P 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ³

₁₆S 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁴

₁₇Cl 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁵

₁₈Ar 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶

₁₉K 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 4 s ¹

₂₀Ca 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 4 s ²

₂₁Sc 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ¹ 4 s ²

₂₂Ti 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ² 4 s ²

₂₃V 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ³ 4 s ²

₂₄Cr 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ⁵ 4 s ¹! Это состояние более устойчиво, чем 3 d ⁴ 4 s ²

₂₅Mn 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ⁵ 4 s ²

₂₆Fe 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ⁶ 4 s ²

₂₇Co 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ⁷ 4 s ²

₂₈Ni 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ⁸ 4 s ²

₂₉Cu 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ¹⁰ 4 s ¹! Это состояние более устойчиво, чем 3 d ⁹4 s ²

₃₀Zn 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ¹⁰ 4 s ²

₃₁Ga 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ¹⁰ 4 s ² 3 p ¹

₃₂Ge 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ¹⁰ 4 s ² 3 p ²

₃₃As 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ¹⁰ 4 s ² 3 p ³

₃₄Sc 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ¹⁰ 4 s ² 3 p ⁴

₃₅Br 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ¹⁰ 4 s ² 3 p ⁵

₃₆Kr 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ 3 s ² 3 p ⁶ 3 d ¹⁰ 4 s ² 3 p ⁶