От атомного номера к конфигурации
Двигай ползунок от H до Ar. Модель распределит электроны по уровням и орбиталям, показывая очередной шаг заполнения.
Показаны первые 18 элементов. У K следующий электрон занимает 4s раньше 3d.
Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.
Что означает электронная конфигурация
Электронная конфигурация перечисляет занятые подуровни и число электронов на каждом. Для кислорода 1s²2s²2p⁴: сумма показателей 2 + 2 + 4 = 8. Большая цифра задаёт уровень, буква — подуровень, верхняя цифра — число электронов.
Для первых 18 элементов порядок заполнения удобно записывать 1s → 2s → 2p → 3s → 3p. Это более подробная запись, чем распределение по уровням 2, 6 для кислорода. Обе описывают один нейтральный атом.
1s²
Первый уровень, s-подуровень, два электрона.
2s²
Второй уровень, s-подуровень, два электрона.
2p⁴
Второй уровень, p-подуровень, четыре электрона.
Конфигурация показывает распределение электронов по подуровням. Сумма показателей равна числу электронов атома.
Сначала одиночные, затем пары
На равноэнергетических p-орбиталях электроны сначала размещаются по одному с одинаково направленными спинами. Затем начинается спаривание. Это правило Хунда помогает получить правильную клеточную схему.
У N конфигурация 2p³ даёт три неспаренных электрона; у O 2p⁴ — одну пару и два неспаренных. Нельзя поместить первые два p-электрона в одну клетку, оставив другие равноэнергетические клетки пустыми.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| N: 2p³ | ↑ · ↑ · ↑ | Три неспаренных |
| O: 2p⁴ | ↑↓ · ↑ · ↑ | Два неспаренных |
| Ne: 2p⁶ | ↑↓ · ↑↓ · ↑↓ | Все спарены |
Равноэнергетические орбитали сначала заполняются одиночно. Спаривание начинается после их однократного заполнения.
Электронные уровни натрия
Натрий: распределение электронов 2, 8, 1. Круги условно обозначают уровни и не являются траекториями электронов.
Pumbaa; исходная работа Greg Robson · Wikimedia Commons · CC BY-SA 2.0 UK. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Периодическая система химических элементов
В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.
Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Внешняя конфигурация объединяет группу
Li имеет внешнюю запись 2s¹, Na — 3s¹. Разные уровни, но одинаковый тип внешнего заполнения объясняет сходство щелочных металлов. Для F и Cl внешние записи 2s²2p⁵ и 3s²3p⁵.
Внешняя оболочка определяет многие возможные изменения при образовании связей. При этом полный атом включает и внутренние электроны. Сокращённая внешняя запись удобна для сравнения, но не заменяет полный подсчёт.
Li и Na
По одному внешнему s-электрону.
F и Cl
По семь внешних электронов: s²p⁵.
Сходные внешние конфигурации объясняют родство элементов группы. Внутренние оболочки при этом могут различаться.
Составляем запись без пропусков
Для P с Z = 15 последовательно заполняют 1s², 2s², 2p⁶, 3s² и 3p³. Сумма равна 15, внешний уровень содержит пять электронов. Три p-электрона располагаются по одному в трёх клетках.
Проверяют и ёмкость каждого подуровня, и сумму. Записи s³ или p⁷ невозможны. Правильный ответ должен согласоваться с третьим периодом и группой 15, а не только содержать нужное общее число стрелок.
Распределить
1s²2s²2p⁶3s²3p³.
Сложить
2 + 2 + 6 + 2 + 3 = 15.
Проверить внешние
3s²3p³ → пять электронов.
Конфигурацию составляют с учётом порядка заполнения и ёмкости. Итог проверяют по Z, периоду и главной группе.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 8 класс», § 38. Материал переработан для объяснения; источник: 8 класс. Химия — § 38. Электронные конфигурации атомов.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах