I Принцип минимума энергии: в устойчивом состоянии элек­троны находятся на наиболее низких энергетических уровнях и подуровнях.

Это означает, что каждый новый электрон попадает в атоме на самый низкий (по энергии) свободный подуровень. Для мно­гоэлектронного атома энергия орбиталей на уровнях и подуров­нях изменяется следующим образом: 1s < 2 s < 2р < З s < Зр < 4 s < 3d < 4р < 5 s <4d < 5р < 6s < 4f ≈ 5d < 6p < 7s < 5f ≈6d < 7p .

II Правило Клечковского (правило n+l). Энергия орбиталей возрастает с увеличением суммы n+l. При значении такой суммы для двух орбиталей большая энергия той орбитали, у которой больше главное квантовое число.

Например, 3d, сумма n+l= 3+2 =5

4S, сумма n+l= 4+0=4

III Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел.

Каждая орбиталь — это энергетическое состояние, которое характеризуется значениями трех квантовых чисел: п, l и m_l Эти числа определяют размер, форму и ориентацию орбитали в пространстве. Следовательно, на одной орбитали может быть не более двух электронов, и различаться они будут значением чет­вертого (спинового) квантового числа: т_s = +1/2 или - 1/2

IV Правило Хунда: при формировании электронного подуровня электроны заполняют максимальное число свободных орбиталей так, чтобы число неспаренных электронов было наибольшим.

Структура электронной оболочки атома и положение эле­мента в периодической системе связаны между собой. Зная по­ложение элемента в периодической системе, можно определить структуру электронной оболочки атома любого элемента.

Порядковый номер элемента в периодической системе по­казывает заряд ядра его атома и число электронов в атоме.

Номер периода соответствует числу энергетических уровней в электронной оболочке атомов всех элементов данного периода.

Номер группы соответствует, как правило, числу валентных электронов в атомах элементов данной группы.

Валентные электроны — это электроны последних энерге­тических уровней. Валентные электроны имеют максимальную энергию и участвуют в образовании химической связи между атомами в молекулах.

В атомах элементов главных подгрупп (А) все валентные электроны находятся на последнем энергетическом уровне, и их число равно номеру группы.

В атомах элементов побочных подгрупп (В) на последнем энергетическом уровне находится не более двух электронов, ос­тальные валентные электроны находятся на предпоследнем энер­гетическом уровне. Общее число валентных электронов, как правило, равно номеру группы.

Число заполняемых электронами энергетических уровней в атоме соответствует номеру периода, в котором находится эле­мент: у атомов элементов I периода — один энергетический уровень, у атомов II периода — два и т.д.

Наибольшее число электронов на энергетическом уровне равно:

N=2n²

где п — номер уровня, или главное квантовое число.

Следовательно, на первом энергетическом уровне может нахо­диться не более двух электронов, на втором — не более 8, на третьем —не более 18, на четвертом — не более 32.

Теперь рассмотрим строение отдельно взятого электронного уровня. Начиная со значения п = 2 энергетические уровни подраз­деляются на подуровни, отличающиеся друг от друга энергией связи с ядром. Число подуровней равно значению главного кван­тового числа, но не превышает четырех.

На рис. 1.2 дана схема подразделения энергетических уровней на подуровни.

Распределение электронов по уровням и подуровням (элек­тронные конфигурации атомов) записывают в виде электрон­ных формул.

Например, электронная формула атома натрия записывается так: