Розташування електронів по енергетичним рівням і орбиталям називається електронною конфігурацією. Конфігурація може бути зображена у вигляді так званих електронних формул, в яких цифрою попереду вказано номер енергетичного рівня, потім буквою позначений підрівень, а вгорі праворуч від букви - число електронів на даному підрівні. Сума останніх чисел відповідає величині позитивного заряду ядра атома. Наприклад, електронні формули сірки і кальцію матимуть такий вигляд: S (+ 16) - ls22s22p63s23p \ Са (+ 20) - ls22s22p63s23p64s2. Заповнення електронних рівнів здійснюється відповідно до принципу найменшої енергії: найбільш стійкого стану електрона в атомі відповідає стан з мінімальним значенням енергії. Тому спочатку заповнюються шари з найменшими значеннями енергії. Радянський вчений В. Клечковского встановив, що енергія електрона зростає в міру збільшення суми головного і орбітального квантових чисел (п + /)> тому заповнення електронних шарів відбувається в порядку збільшення суми головного і орбітального квантових чисел. Якщо для двох підрівнів суми (п -f1) рівні, то спочатку йде заповнення підрівнів з найменшим п і найбільшим l9 а потім підрівнів з великим п і меншим L Нехай, наприклад, сума (п + /) «5. Цією сумі відповідають наступні комбінації чи I: п = 3; / 2; п * »4; 1-1; л = / - 0. Виходячи з цього, спочатку має йти заповнення d-підрівні третього енергетичного рівня, далі має бути наповнений 4р-підрівень і лише після цього s-підрівень п'ятого енергетичного рівня. Все вишеразобранное визначає наступний порядок заповнення електронів в атомах: Приклад 1 Зобразіть електронну формулу атома натрію. Рішення Виходячи з положення в періодичній системі, встановлюють, що натрій є елементом третього періоду. Це свідчить про те, що електрони в атомі натрію розташовуються на трьох енергетичних рівнях. За порядковим номером елемента визначають сумарну кількість електронів на цих трьох рівнях - одинадцять. На першому енергетичному рівні (лс1, / = 0; s-подури-вень) максимальне число електронів одно // «2П2, N = 2. Розподіл електронів на s-підрівні I енергетичного рівня відображають записом - Is2, на II енергетичному рівні п = 2, I «0 (s-підрівень) і I = 1 (р-підрівень) максимальне число електронів дорівнює восьми. Так як на S-підрівні розташовується максимальне 2ё, на р-підрівні буде 6ё. Розподіл електронів на II енергетичному рівні відображають записом - 2s22p6. На третьому енергетичному рівні можливі S-, р- і d-підрівні. У атома натрію на III енергетичному рівні розташовується тільки один електрон, який, згідно з принципом найменшої енергії, займе Зв-підрівень. Об'єднуючи записи розподілу електронів на кожному шарі в одну, отримують електронну формулу атома натрію: ls22s22p63s1. Позитивний заряд атома натрію (+11) компенсується сумарним кількістю електронів (11). Крім того, структура електронних оболонок зображується за допомогою енергетичних або квантових осередків (орбіталей) - це так звані графічні електронні формули. Кожна така комірка позначається прямокутником Q, електрон t> напрямок стрілки характеризує спин електрона. За принципом Паулі в осередку (орбіта-ли) розміщується один (неспарених) або два (спарених) електрона. Електронну структуру атома натрію можна представити схемою: При заповненні квантових осередків необхідно знати правило Гунда: стійкого стану атома відповідає такий розподіл електронів в межах енергетичного підрівня (р, d, f), при якому абсолютне значення сумарного спина атома максимально. Так, якщо два електрони займуть одну орбіталь \] j \ \ \, то їх сумарний спін буде дорівнює нулю. Заповнення електронами двох орбіталей 1 т 111 I дасть сумарний спін, рівний одиниці. Виходячи з принципу Гунда, розподіл електронів за квантовими осередкам, наприклад, для атомів 6С і 7N буде наступним Питання і завдання для самостійного рішення 1. Перерахуйте всі основні теоретичні положення, необхідні для заповнення електронів в атомах. 2. Покажіть справедливість принципу найменшої енергії на прикладі заповнення електронів в атомах кальцію і скандію, стронцію, ітрію і індію. 3. Яка з графічних електронних формул атома фосфору (збудженому стані) є правильною? Відповідь мотивуйте з залученням правила Гунда. 4. Напишіть все квантові числа для електронів атомів: а) натрію, кремнію; б) фосфору, хлору; в) сірки, аргону. 5. Складіть електронні формули атомів s-елемента першого і третього періодів. 6. Складіть електронну формулу атома р-елемента п'ятого періоду, зовнішній енергетичний рівень якого має вигляд 5s25p5. Які його хімічні властивості? 7. Зобразіть розподіл електронів по орбіта-лям в атомах кремнію, фтору, криптону. 8. Складіть електронну формулу елемента, в атомі якого енергетичний стан двох електронів зовнішнього рівня описується наступними квантовими числами: п - 5; 0; т1 = 0; та = + 1/2; та «-1/2. 9. Зовнішні і передостанні енергетичні рівні атомів мають такий вигляд: а) 3d24s2; б) 4d105s1; в) 5s25p6. Складіть електронні формули атомів елементів. Вкажіть р- і d-елементи. 10. Складіть електронні формули атомів d-злемен-тов, у яких на d-підрівні 5 електронів. 11. Зобразіть розподіл електронів за квантовими осередкам в атомах калію, хлору, неону. 12. Зовнішній електронний шар елемента виражається формулою 3s23p4. Визначте порядковий номер і назва елемента. 13. Напишіть електронні конфігурації наступних іонів: 14. Чи містять атоми О, Mg, Ti електрони М-рівня? 15. Які частинки атомів є ізоелектронними-ми, т. Е. Містять однакове число електронів: 16. Скільки електронних рівнів у атомів в стані S2 ", S4 +, S6 +? 17. Скільки вільних d-орбіталей в атомах Sc, Ti, V? Напишіть електронні формули атомів цих елементів. 18. Вкажіть порядковий номер елемента, у якого: а) закінчується заповнення електронами 4С1-підрівні; б) починається заповнення електронами 4р-підрівня. 19. Вкажіть особливості електронних конфігурацій атомів міді та хрому. Яке число 4в-електронів містять атоми цих елементів в стійко м стані? 20. Скільки вакантних Зр-орбіталей має в стаціонарному і збудженому стані атом кремнію?