Электронные конфигурации атомов

Конфигурация электронной оболочки невозбужденного атома определяется зарядом его ядра. Электроны с одинаковым значением главного квантового числа n образуют квантовый слой близких по размерам облаков. Слой с n = 1, 2, 3, 4 ... обозначают K, α, M, N и т.д. По мере удаления от ядра емкость слоев увеличивается и в соответствии со значением 2n² составляет 2 (n=1, слой K), 8 (n=2, α), 18(2•3²=18, слой M); 32 (n=4, слой N) электронов. Квантовые слои построены в свою очередь из подслоев или подуровней с одинаковым значением орбитального квантового числа l. На каждой орбитали могут находиться максимум 2 электрона с противоположными спинами. Наиболее устойчивое состояние атома, в котором электроны имеют самую низкую энергию, т.е. находятся в ближайших к ядру слоях.

Порядок заполнения орбиталей данного подслоя подчиняется правилу Хунда:

Суммарное спиновое число электронов данного подслоя должно быть максимальным.

Иными словами, орбитали данного подслоя заполняется сначала по одному, затем по второму электрону. Электроны с противоположными спинами на одной орбитали образуют двух электронное облако (спариваются) и их суммарный спин равен нулю.

При составлении схем распределения электронов в атоме пользуются следующими обозначениями: горизонтальная черта – орбиталь, стрелка ↑ - электрон, направление стрелки – ориентация его спина.

Элементы малых периодов

Водород – 1s¹ Его схема: Гелий – 1s² Его схема:

Бор – В 1s²2s²2p¹

Второй и третий периоды содержат по 8 элементов. Заполняется у элементов 2 периода α слой (n=2) сначала 2s – орбиталь, затем последовательно три 2p – орбитали.

N – азот O – кислород

p

s

n=2

7N 1s22s22p3

n=1

E

N 1s²2s²2p³ O 1s²2s²2p⁴

2p – орбитали заполняются по второму электрону

У элементов 3 периода заполняется слой M (n=3), состоящий из 3s, 3p, 3d орбиталей. У двух первых заполняются s – орбитали (Na, Mg), у шести (Al – Ar) p – орбитали.

₁₁Na [1s²2s²2p⁶]3s¹

Элементы, в атомах которых заполняются s – орбитали, называются s – элементами, а элементы, в атомах которых заполняются р – орбитали – р – элементами.

Для изображения распределения электронов по орбиталям удобно использовать также схемы с клетками («квантовыми ячейками»). каждая клетка изображает орбиталь и может содержать 2 электрона с противоположными спинами.

Также можете прочитать: