Принцип минимума энергии. Электроны стремятся прежде всего занять ближние к ядру орбитали с наименьшей энергией (1s).
Принцип Паули: в системе (атоме) не может быть двух электронов, характеризующихся одним и тем же набором четырех квантовых чисел. Или: на одной орбитали могут находиться только два электрона (они отличаются по спину).
Правило Хунда: каждая система стремится иметь максимальный спин (максимальное число неспаренных электронов).
В таком случае максимальное число электронов в слое с главным квантовым числом n равно 2n². n=1 → 2e; n=2 → 8e; n=3→ 18e; n=4 → 32e и т.д.

Сначала заполняются уровни (орбитали) с наименьшим n. Но существует еще правило Клячковского - заполнение орбиталей происходит не по возрастанию n, а по возрастанию n+l, при одинаковых n+l сначала заполняется орбиталь с меньшим n.

Ниже приводится картинка расположения уровней энергии для различных орбиталей.



2 электрона -1s²; 3 эл. - 1s²2s¹; 4 эл. - 1s²2s²; 5 эл. - 1s²2s³2p¹, 6 эл. - 1s²2s²2p², причем оба p-электрона неспаренные. Дальше до 18 электронов заполняются только s и p-орбитали. …3s²3p⁶. Следующий 19-й электрон садится не на 3d-орбиталь, а на 4s, согласно вышеприведенному рисунку и правилу Клячковского: 4s n+l=4; 3d n+l=5; 4p n+l=5.

Основные понятия, необходимые для изучения реакционной способности и химической связи.

1. Потенциал ионизации Ii - мера подвижности электронов в атоме. Энергия, которую необходимо затратить для полного удаления электрона с атома. Ii возрастает по мере увеличения i, поскольку последующие электроны удаляются с положительно заряженного иона. Первый потенциал ионизации соответствует положению последней занятой орбитали на шкале энергии.

Примеры:

 

2. Остов и валентные электроны. Валентность это, вообще говоря, способность атома образовывать химические связи. Как видно из примеров, наиболее подвижны электроны, находящиеся на последнем электронном уровне, в верхнем слое - они называются валентными электронами. Все остальное - электроны остова, они неохотно и редко участвуют в химической связи.

3. Основное и возбужденное состояние: пример - Be 1s²2s² - основное состояние; 1s²2s³2p¹ - возбужденное состояние.

4. Сродство к электрону Ea - энергия, которая выделяется при присоединении к атому одного электрона A + e = A-. Не может быть положительного сродства ко второму электрону - он добровольно не сядет на отрицательный ион.

5. Электроотрицательность - способность атомов притягивать к себе электроны (но не сажать на свои электронные оболочки). Измерить, судя по определению, трудно. Поэтому существуют разные шкалы электроотрицательностей. Например: шкала Малликена x=1/2(I₁ + E_a), по Полингу фтор обладает самой большой электроотрицательностью - 4, остальные элементы определяются относительно x_F.

Вывод: Имеем подправленные на электронное отталкивание одноэлектронные орбитали, характеризующиеся тремя квантовыми числами n,l,m; имеем правила заполнения этих орбиталей. Теперь можно составлять электронные паспорта любых атомов, если знаем количество электронов.