Электронная структура многоэлектронных атомов. Правила Клечковского, Хунда, Паули (показать на примере)

В многоэлектронных атомах энергия электрона зависит не только от главного квантового числа n, но и от орбитального квантового числа l, определяющего форму электронного облака.

Самой низкой энергией обладают электроны s-орбитали, составляющие первый электронный слой. Энергия электронов второго слоя намного больше энергии электронов первого; между энергиями 2s- и 2p-электронов, составляющих второй электронный слой, есть небольшое различие.

Энергетические уровни всех орбиталей третьего электронного уровня ещё выше. Однако при переходе к четвёртому электронному слою и далее это правило нарушается: отдельные орбитали следующего слоя обладают меньшей энергией, чем наиболее высокие орбитали предыдущего слоя. Например, 4s-орбиталь имеет меньшую энергию, чем 3d-орбиталь предыдущего слоя. В общем случае энергия электронов (n–1)d-орбитали всегда больше энергии электронов ns-орбитали и меньше энергии электронов np-орбитали. Энергия 4f-электронов оказывается выше энергии 5s-, 5p- и 6s-электронов.

При заполнении электронных слоёв атома в стационарном (невозбуждённом) состоянии выдерживается принцип наименьшей энергии электрона, в соответствии с которым
наиболее устойчивому состоянию электрона в атоме отвечает минимальная из возможных энергия этого электрона. Поэтому заполнение электронных слоёв начинается с уровней, характеризующихся самой низкой энергией.

Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковыми.

Из принципа Паули следует, что на одной орбитали не может находится более двух электронов, при этом они должны иметь разные спины.

Максимально валентные состояния элементов численно равны числу неспаренных электронов у невозбужденных и возбужденных атомов элемента.

Правило Хунда: на каждом подуровне сумма спинов электронов должна быть максимальной по абсолютному значению.

Первое правило Клечковского: при увеличении заряда ядра атома последовательное заполнение электронных орбиталей происходит от орбиталей с меньшим значением суммы (n+l) к орбиталям с большим значением этой суммы.

Второе правило Клечковского: при одинаковых значениях суммы (n+l) заполняется подуровень с меньшим значением главного квантового числа.

1s-2s-2p-3s-4s-3d-4p-5s-4d-5p-6s-5d1-4f-5d-6p-7s-6d1-5f-6d-7p