3. Принцип Паули, правила Хунда и Клечковского

Правила Клечковского (правила наименьшей энергии)

1. При увеличении заряда ядра заполнение электронами атомных орбиталей с меньшим значением (n+l) к орбитали с большим значением, т.е. электроны предпочитают располагаться на орбитали с меньшей энергией.

19-й электрон Калия «выбирает» орбиталь дальше от ядра, но более удобную по форме. Но при этом на 3-ем уровне остаются 5 пустых орбиталей.

2. Если сумма n+l одинакова, то электрон располагается на орбитали с меньшим значением n, т.е. ближе к ядру.

В случае Хрома имеет место «проскок»/«провал» электрона. У Вольфрама проскока нет. .

В соответствии с правилами Клечковского s- и p-элементы заполняют уровень, номер которого равен номеру периода, в котором находится элемент (внешний уровень). D-элемент заполняет предвнешний уровень, номер которого на 1 меньше номера периода. F-элементы – препредвнешний уровень, номер которого на 2 единицы меньше номера периода, в котором находится электрон.

In 5s²d¹⁰5p¹

Принцип Паули (принцип запрета):

Принцип Паули, который часто называют еще принципом запрета, ограничивает число электронов, которые могут находиться на одной орбитали. Согласно принципу Паули, на любой орбитали может находиться не более двух электронов и то лишь в том случае, если они имеют противоположные спины (неодинаковые спиновые числа). Поэтому в атоме не должно быть двух электронов с одинаковыми четырьмя квантовыми числами (n, l, m_l, m_s).

Атом лития имеет три электрона. Орбиталь с самой низкой энергией - 1s-орбиталь - может быть заселена лишь двумя электронами, причем у этих электронов должны быть разные спины. Если обозначать спин +1/2 стрелкой, направленной вверх, а спин −1/2 - стрелкой, направленной вниз, то два электрона с противоположными (антипараллельными) спинами на одной орбитали можно схематически представить так:

Третий электрон в атоме лития должен занимать орбиталь, следующую по энергии за самой низкой орбиталью, то есть 2s-орбиталь.

Правило Гунда (Хунда):

Правило Гунда (Хунда) определяет порядок заселения электронами орбиталей, имеющих одинаковую энергию. Оно было выведено немецким физиком-теоретиком Ф. Гундом (Хундом) в 1927 г. на основе анализа атомных спектров.

Правило Гунда определяет порядок заполнения орбиталей определённого подслоя и формулируется следующим образом: суммарное значение спинового квантового числа электронов данного подслоя должно быть максимальным.

Это означает, что в каждой из орбиталей подслоя заполняется сначала один электрон, а только после исчерпания незаполненных орбиталей на эту орбиталь добавляется второй электрон. При этом на одной орбитали находятся два электрона с полуцелыми спинами противоположного знака, которые спариваются (образуют двухэлектронное облако) и, в результате, суммарный спин орбитали становится равным нулю.