Электронная формула атома
Определение
Электронная формула (конфигурация) атома – показывает распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням и непосредственно показывает состояние электрона в атоме.
Для составления электронной формулы используют следующие числа и буквы:
1) Главное квантовое число (n) – номер энергетического уровня, на котором расположен электрон (1, 2, 3, 4, 5, 6 или 7). Главные квантовое числа также обозначают буквами:
Главное квантовое число (n) |
Буквенное обозначение |
1 |
K |
2 |
L |
3 |
M |
4 |
N |
5 |
O |
6 |
P |
7 |
Q |
2) Орбитальное квантовое число (l) – определяет подуровень энергетического уровня, заданный главным квантовым числом (n). Каждому значению орбитального квантового числа l = 0, 1, 2… n-1 соответствует буква, определяющая форму электронного облака. В записи электронной формулы атома используются следующие буквы: s (l=0), p (l=1), d (l=2), f (l=3).
Разберем на примере электронную формулу атома Хлора
Первым делом запишем схему электронного строения атома Хлора. Символ хлора Cl обведем в кружок и внизу запишем его порядковый номер. Далее справа нарисуем три дуги, количество которых соответствует числу заполняемых энергетических уровней. Над дугами запишем буквы, соответствующие номеру уровня, а под ними количество электронов на каждом уровне.
Хлор (Cl)
$$\underset{+17}{\enclose{circle}{Cl}}\Biggl)_{2}^{K}\,\Biggl)_{8}^{L}\,\Biggl)_{7}^{M}\,$$
Для того чтобы вычислить количество электронов на каждом уровне, необходимо знать максимальное число электронов в каждом подуровне:
Таблица электронной конфигурации по энергетическим уровням |
Энергетический уровень (n) |
Буквенное обозначение уровня |
Подуровни |
Количество электронов на подуровне |
Количество электронов на уровне (2n2) |
Количество подуровней на уровне |
Число орбиталей в подуровне (любую орбиталь занимает не более 2 электронов) |
1 |
K |
s |
2 |
2 |
1 |
1 |
2 |
L |
s, p |
2, 6 |
8 |
2 |
1, 3 |
3 |
M |
s, p, d |
2, 6, 10 |
18 |
3 |
1, 3, 5 |
4 |
N |
s, p, d, f |
2, 6, 10, 14 |
32 |
4 |
1, 3, 5, 7 |
5 |
O |
s, p, d, f |
2, 6, 10, 14 |
50 |
4 |
1, 3, 5, 7 |
6 |
P |
s, p, d, f |
2, 6, 10, 14 |
72 |
4 |
1, 3, 5, 7 |
7 |
Q |
s, p, d, f |
2, 6, 10, 14 |
98 |
4 |
1, 3, 5, 7 |
Сокращенная электронная конфигурация Хлора[Ne] 3s23p5Электронная формула (конфигурация) Хлора по следованию уровней1s22s22p63s23p5Электронная формула (конфигурация) Хлора по возрастанию энергий1s22s22p63s23p5
Анализируя электронную формулу Хлора, видим, что на первом уровне подуровне s расположены 2 электрона, на втором уровне подуровне s расположены 2 электрона, а на p подуровне 6 электронов, третий уровень заполнен лишь частично, а именно на уровне 3 подуровне s расположены 2 электрона, а на p подуровне 5 электронов. d подуровень уровня три, не заполнен.
Распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням также изображают при помощи электронографической схемы, в которой каждый квадратик представляет собой атомную орбиталь, а электроны изображаются при помощи стрелок.
Заполнение атомных орбиталей происходит в соответствии с тремя главными правилами:
1) Электроны заполняют орбитали начиная с подуровня с меньшей энергией.
2) Согласно принципу Паули, в каждой орбитали (клеточки) можно разместить не более двух электронов.
3) По правилу Хунда в пределах подуровня электроны сначала заполняют все орбитали наполовину, а затем полностью.
Электронно-графическая формула Хлора3p6 | Уровень 3 |   |   |   |   |   |   | ↑↓ | ↑↓ | ↑ | 3p5 |
3s2 | Уровень 3 |   |   |   |   |   | ↑↓ | 3s2 |
2p6 | Уровень 2 |   |   | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 2p6 |
2s2 | Уровень 2 |   | ↑↓ | 2s2 |
1s2 | Уровень 1 | ↑↓ | 1s2 |
Таблица заполнения энергетических уровней и подуровней Хлора | s | p | d | f |
Уровень 3 | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑ |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |
Уровень 2 | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |
Уровень 1 | ↑↓ |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |
Электронно-графические формулы
Электронно-графическая формула Золота (Au)
Электронная формула (конфигурация) по возрастанию энергий1s
22s
22p
63s
23p
64s
23d
104p
65s
24d
105p
66s
14f
145d
10
5d10 | Уровень 5 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 5d10 |
4f14 | Уровень 4 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 4f14 |
6s2 | Уровень 6 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ↑ | 6s1 |
5p6 | Уровень 5 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 5p6 |
4d10 | Уровень 4 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 4d10 |
5s2 | Уровень 5 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ↑↓ | 5s2 |
4p6 | Уровень 4 | | | | | | | | | | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 4p6 |
3d10 | Уровень 3 | | | | | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 3d10 |
4s2 | Уровень 4 | | | | | | | | | | ↑↓ | 4s2 |
3p6 | Уровень 3 | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 3p6 |
3s2 | Уровень 3 | | | | | | ↑↓ | 3s2 |
2p6 | Уровень 2 | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 2p6 |
2s2 | Уровень 2 | | ↑↓ | 2s2 |
1s2 | Уровень 1 | ↑↓ | 1s2 |
Электронно-графическая формула Вольфрама (W)
Электронная формула (конфигурация) по возрастанию энергий1s
22s
22p
63s
23p
64s
23d
104p
65s
24d
105p
66s
24f
145d
4
5d10 | Уровень 5 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ↑ | ↑ | ↑ | ↑ | | 5d4 |
4f14 | Уровень 4 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 4f14 |
6s2 | Уровень 6 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ↑↓ | 6s2 |
5p6 | Уровень 5 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 5p6 |
4d10 | Уровень 4 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 4d10 |
5s2 | Уровень 5 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ↑↓ | 5s2 |
4p6 | Уровень 4 | | | | | | | | | | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 4p6 |
3d10 | Уровень 3 | | | | | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 3d10 |
4s2 | Уровень 4 | | | | | | | | | | ↑↓ | 4s2 |
3p6 | Уровень 3 | | | | | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 3p6 |
3s2 | Уровень 3 | | | | | | ↑↓ | 3s2 |
2p6 | Уровень 2 | | | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | 2p6 |
2s2 | Уровень 2 | | ↑↓ | 2s2 |
1s2 | Уровень 1 | ↑↓ | 1s2 |