Принципы электронного строения атомов

Распределение электронов в атоме по уровням, подуровням и атомным орбиталям получило название электронной формулы элемента. Обычно электронная конфигурация приводится для основного состояния атома. В случае если один или несколько электронов находятся в возбужденном состоянии, то и электронная конфигурация будет характеризовать возбужденное состояние атома. При записи электронной конфигурации указывают цифрами главное квантовое число (n), буквами — подуровни (s, p, d, f), а степень буквенных обозначений подуровней обозначает число электронов в данном подуровне. Например, электронная конфигурация водорода-1s¹, лития — 1s²2s¹, бора — 1s²2s²2p¹, магния — 1s²2s²2p⁶3s².

При составлении электронных конфигураций многоэлектронных атомов учитывают следующие принципы и правила.

Принцип наименьшей энергии:

устойчивому состоянию электрона в атоме соответствует наименьшее значение его энергии. Т. е. электроны заполняют орбитали в порядке повышения уровня энергии.

Правило Клечковского:

заполнение электронных орбиталей в атомах электронами происходит в порядке возрастания суммы квантовых чисел n + l. При равенстве этих сумм для 2-х орбиталей сначала заполняется орбиталь с меньшим значением n.

Правило Клечковского является теоретическим обоснованием периодической системы. В соответствии с ним подуровни заполняются в следующей последовательности: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p< 4s = 3d < 4p < 5s = 4d < 5p… Исключение составляют элементы, у которых наблюдается провал электронов, Cu, Aq, Cr, Mo, Pd, Pt.

Принцип Паули (1925г.):

в атоме не может быть 2-х электронов, имеющих одинаковый набор всех 4-х квантовых чисел. Отсюда следует, что на каждой орбитали может быть не более двух электронов — s², p⁶, d¹⁰, f¹⁴.

Правило Гунда:

суммарное спиновое число электронов данного подуровня должно быть максимальным.

Т.е. заполнение орбиталей подуровня начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами. После того как одиночные электроны займут все орбитали в подуровне, заполняются орбитали вторыми электронами с противоположными спинами.