Периодическая таблица с электронными конфигурациями

Как читать электронную конфигурацию

Каждая часть конфигурации называет подоболочку и число электронов на ней. В записи 1s² 2s² 2p⁶ первое число — это оболочка (энергетический уровень), буква — тип подоболочки, а верхний индекс — число электронов. На s-подоболочке помещается до 2 электронов, на p — 6, на d — 10, на f — 14, а верхние индексы всегда в сумме дают атомный номер.

Выписывать каждую подоболочку долго, поэтому в этой таблице используется сокращённая запись через благородный газ: символ предыдущего благородного газа в квадратных скобках заменяет все его электроны. Сера, 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴, превращается в [Ne] 3s² 3p⁴. Клетки окрашены по блокам, и в каждой показана конфигурация элемента.

Порядок заполнения

Электроны сначала заполняют подоболочки с наименьшей энергией — это правило называют принципом наименьшей энергии (Ауфбау). Порядок такой: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, поэтому 4s заполняется раньше 3d, а 4f — только после 6s. Запоминать его не нужно: если читать каждый период слева направо, вы пройдёте блоки в порядке заполнения, от s-блока через f-блок (ряды внизу, в периодах 6 и 7) и d-блок к p-блоку.

В этой таблице подоболочки записаны в порядке номеров оболочек, а не в порядке заполнения, поэтому железо выглядит как [Ar] 3d⁶ 4s². Когда переходный металл образует ион, он сначала теряет внешние s-электроны, поэтому у Fe²⁺ конфигурация [Ar] 3d⁶.

Исключения из правил

Около двадцати элементов не подчиняются простому порядку заполнения. Самые известные — хром, [Ar] 3d⁵ 4s¹, и медь, [Ar] 3d¹⁰ 4s¹, у которых один электрон переходит с 4s на 3d, оставляя d-подоболочку ровно наполовину или полностью заполненной. Серебро и золото повторяют схему меди, а у палладия, [Kr] 4d¹⁰, на внешней s-подоболочке электронов нет вовсе. Конфигурации сверхтяжёлых элементов — расчётные предсказания, а не измерения.

Разбор примера: хлор

Положение элемента подсказывает его конфигурацию. За исключением палладия, номер периода — это самая внешняя оболочка, на которой есть электроны, а блок показывает, какая подоболочка заполняется. Хлор находится в периоде 3 и является пятым элементом p-блока, поэтому его конфигурация заканчивается на 3p⁵: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵, или [Ne] 3s² 3p⁵. Верхние индексы в сумме дают 17, атомный номер хлора, а на его внешней оболочке находится 2 + 5 = 7 валентных электронов.