Расположение электронов по энергетическим уровням

Электроны в атомах обладают различным запасом энергии, которую они поглощают или излучают определенными порциями – так называемыми квантами.

КВАНТ – [от немецкого Quant и латинского quantum – сколько] минимальное количество на которое может изменяться действие, энергия, количество движения ... Квант света принято обозначать h.

При движении электрон может находиться на различных расстояниях от ядра, т.е. не имеет траектории движения. Вероятность пребывания электрона у самого ядра равна нулю.

Быстро движущийся электрон может находиться в любой части пространства, окружающего ядро; различные положения его рассматриваются как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда. Наиболее вероятно нахождение движущегося электрона на расстоянии 0,53 ^. 10^-10 м от ядра. Чем прочнее связан электрон с ядром, тем более плотным по распределению заряда и меньшим по размерам должно быть электронное облако. Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется орбиталью. В нем заключено 90 % электронного облака, это означает, что около 90 % времени электрон находится в этой части пространства.

Орбитали атома имеют разные размеры. Электроны, движущиеся в орбиталях меньшего размера, сильнее притягиваются ядром, чем электроны, движущиеся в орбиталях большего размера.

Электроны, которые движутся в орбиталях близкого размера образуют электронные слои, которые так же называют энергетическими уровнями. Энергетические уровни нумеруют, начиная от ядра; иногда их обозначают буквами:

1 2 3 4 5 6 7

K L M N O P Q .

Начиная со второго, энергетические уровни подразделяются на подуровни (подслои), которые отличаются друг от друга энергией связи с ядром. Подуровни в свою очередь состоят из орбиталей. Подуровни принято обозначать латинскими буквами: s, p, d, f.

В каждой орбитали может находиться не более 2-х электронов - принцип Паули.

Если в орбитале находится один электрон, то он называется не спаренным, если 2 – то это спаренные электроны.

Орбитали данного подуровня заполняются сначала по одному, а затем по второму:

У атомов главных подгрупп I и II групп периодической системы заполняется электронами s-подуровень внешнего уровня (это s-элементы). Валентные электроны у s-элементов находятся на внешнем уровне s-подуровня, максимальное число их равно № группы.

У атомов элементов IIIVIII групп периодической системы заполняется электронами р-подуровень внешнего уровня (это р-элементы). Валентные электроны у р-элементов находятся на внешнем s- и p-подуровнях максимальное число их равно № группы [исключение – гелий, т.к. в s- и p-подуровнях максимально возможно только 8 электронов (2s² 2p⁶)  в периодической системе 8 главных подгрупп].

У атомов элементов побочных подгрупп III-VIII групп периодической системы заполняется электронами d-подуровень предвнешнего уровня (это d-элементы). Валентные электроны у d-элементов находятся на внешнем s- и предвнешнем d-подуровнях максимальное число их равно № группы. Т.к. в d-подуровне максимально возможно 10 электронов, то в периодической системе только 10 побочных подгрупп.

Заполнение d-подуровня отстает на 1 от № периода периодической системы элементов (т. е. у элементов 4-го периода заполняется 3d-подуровень).

Таблица 4 – Последовательность заполнения электронами энергетических уровней и подуровней

№ периода	1	2	3	4	5	6	7
заполнение подуровней	1s	2s2p	3s3p	4s3d4p	5s4d5p	6s4f5d6p	7s5f6d7p

Таблица 5 – Заполнение электронами орбиталей

№ периода	Орбитали	Число орбиталей		Максимальное число электронов
		в подуровне	в уровне	на подуровне	на уровне
I	1s		1	2	2
	2s 2p 		4	2 6	8
III	3s 3p  3d		9	2 6 10	18
IV	4s 4p  4d 4f		16	2 6 10 14	32