Періодична таблиця з електронними конфігураціями

Як читати електронну конфігурацію

Кожна частина конфігурації називає підрівень і кількість електронів на ньому. У записі 1s² 2s² 2p⁶ перше число — це оболонка (енергетичний рівень), літера — тип підрівня, а верхній індекс — кількість електронів. Підрівень s вміщує до 2 електронів, p — 6, d — 10, f — 14, а верхні індекси завжди в сумі дають атомний номер.

Виписувати кожен підрівень довго, тому ця таблиця використовує скорочений запис через інертний газ: символ попереднього інертного газу в квадратних дужках заміняє всі його електрони. Сірка, 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴, стає [Ne] 3s² 3p⁴. Клітинки розфарбовано за блоками, і кожна показує конфігурацію елемента.

Порядок заповнення

Електрони заповнюють підрівні з найнижчою енергією першими — це правило називають принципом найменшої енергії (aufbau). Порядок такий: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, тож 4s заповнюється раніше за 3d, а 4f — лише після 6s. Запам’ятовувати його не обов’язково: читання кожного періоду зліва направо проводить вас через блоки в порядку заповнення — від s-блоку через f-блок (рядки внизу, у періодах 6 і 7) і d-блок до p-блоку.

Ця таблиця записує підрівні за номером оболонки, а не за порядком заповнення, тому залізо подано як [Ar] 3d⁶ 4s². Коли перехідний метал утворює іон, він віддає спочатку зовнішні s-електрони, тож Fe²⁺ має конфігурацію [Ar] 3d⁶.

Винятки з правил

Близько двадцяти елементів не дотримуються простого порядку заповнення. Найвідоміші — хром, [Ar] 3d⁵ 4s¹, і мідь, [Ar] 3d¹⁰ 4s¹, де один електрон переходить з 4s на 3d, залишаючи d-підрівень рівно наполовину або повністю заповненим. Срібло й золото повторюють схему міді, а паладій, [Kr] 4d¹⁰, узагалі не має електронів на найвіддаленішому s-підрівні. Конфігурації надважких елементів — це розрахункові прогнози, а не виміри.

Розв’язаний приклад: хлор

Положення елемента підказує його конфігурацію. Окрім паладію, номер періоду — це найвіддаленіша оболонка, що містить електрони, а блок показує, який підрівень заповнюється. Хлор стоїть у періоді 3 і є п’ятим елементом p-блоку, тож його конфігурація закінчується на 3p⁵: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵, або [Ne] 3s² 3p⁵. Верхні індекси в сумі дають 17 — атомний номер хлору, а його зовнішня оболонка містить 2 + 5 = 7 валентних електронів.