Электронные формулы атомов химических элементов: описание и правило заполнения орбиталей

  • admin55
  • 01 Июн 2023, 20:24

Электронные формулы атомов химических элементов: описание и правило заполнения орбиталей

Существует определенное количество химических элементов, для которых можно составить электронные формулы атомов. В настоящее время известно 118 элементов, но здесь речь идет о 109 элементах, для которых были составлены электронные формулы атомов. При заполнении электронами атомных орбиталей следует придерживаться порядка, при котором орбитали заполняются в порядке возрастания энергии. 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f ≈ 5d < 6p < 7s < 5f ≈ 6d < 7p < 8s (это правило Клечковского, также правило n + l и правило Маделунга).

Порядок заполнения орбиталей при распределении электронов в атомах химических элементов, изображенных в электронных формулах (сложенных в порядке заполнения подуровней), может быть описан следующим образом.

№ элемента Химический
знак		 Название
элемента		 Электронная формула
1 H водород 1s 1
2 He гелий 1s 2
II период
3 Li литий 1s 22s 1
4 Be бериллий 1s 22s 2
5 B бор 1s 22s 22p 1
6 C углерод 1s 22s 22p 2
7 N азот 1s 22s 22p 3
8 O кислород 1s 22s 22p 4
9 F фтор 1s 22s 22p 5
10 Ne неон 1s 22s 22p 6
III период
11 Na натрий 1s 22s 22p 63s 1
12 Mg магний 1s 22s 22p 63s 2
13 Al алюминий 1s 22s 22p 63s 23p1
14 Si кремний 1s 22s 22p 63s 23p2
15 P фосфор 1s 22s 22p 63s 23p3
16 S сера 1s 22s 22p 63s 23p4
17 Cl хлор 1s 22s 22p 63s 23p5
18 Ar аргон 1s 22s 22p 63s 23p6
IV период
19 K калий 1s 22s 22p 63s 23p64s 1
20 Ca кальций 1s 22s 22p 63s 23p64s 2
21 Sc скандий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d1
22 Ti титан 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d2
23 V ванадий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d3
24 Cr хром 1s 22s 22p 63s 23p64s 13d5
25 Mn марганец 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d5
26 Fe железо 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d6
27 Co кобальт 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d7
28 Ni никель 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d8
29 Cu медь 1s 22s 22p 63s 23p64s 13d10
30 Zn цинк 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d10
31 Ga галлий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p1
32 Ge германий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p2
33 As мышьяк 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p3
34 Se селен 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p4
35 Br бром 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p5
36 Kr криптон 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p6
V период
37 Rb рубидий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s1
38 Sr стронций 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s2
39 Y иттрий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d1
40 Zr цирконий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d2
41 Nb ниобий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d4
42 Mo молибден 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d5
43 Tc технеций 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d5
44 Ru рутений 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d7
45 Rh родий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d8
46 Pd палладий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s04d10
47 Ag серебро 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d10
48 Cd кадмий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d10
49 In индий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p1
50 Sn олово 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p2
51 Sb сурьма 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s224d105p3
52 Te теллур 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p4
53 I йод 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p5
54 Xe ксенон 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p6
VI период
55 Cs цезий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s1
56 Ba барий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s2
57 La лантан 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s25d1
58 Ce церий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f2
59 Pr празеодим 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f3
60 Nd неодим 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f4
61 Pm прометий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f5
62 Sm самарий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f6
63 Eu европий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f7
64 Gd гадолиний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f75d1
65 Tb тербий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f9
66 Dy диспрозий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f10
67 Ho гольмий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f11
68 Er эрбий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f12
68 Tm тулий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f13
70 Yb иттербий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f14
71 Lu лютеций 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d1
72 Hf гафний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d2
73 Ta тантал 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d3
74 W вольфрам 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d4
75 Re рений 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d5
76 Os осмий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d6
77 Ir иридий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d7
78 Pt платина 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s14f145d9
79 Au золото 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s14f145d10
80 Hg ртуть 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d10
81 Tl таллий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p1
82 Pb свинец 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p2
83 Bi висмут 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p3
84 Po полоний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p4
85 At астат 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p5
86 Rn радон 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d105p66s24f145d106p6
VII период
87 Fr франций 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s1
88 Ra радий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s2
89 Ac актиний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s26d1
90 Th торий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s26d25f0
91 Pa протактиний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f26d1
92 U уран 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f36d1
93 Np нептуний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f46d1
94 Pu плутоний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f56d1
95 Am америций 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f7
96 Cm кюрий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f76d1
97 Bk берклий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f86d1
98 Cf калифорний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f10
99 Es эйнштейний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f11
100 Fm фермий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f12
101 Md менделеевий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f13
102 No нобелий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f14
103 Lr лоуренсий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d1
104 Rf резерфордий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d2
105 Db дубний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d3
106 Sg сиборгий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d4
107 Bh борий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d5
108 Hs хассий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d6
109 Mt мейтнерий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d7
Обозначения элементов:
s-элементы p-элементы d-элементы f-элементы

Распределение электронов по слоям в атомах химических элементов, представленных в формулах (распределение по подуровням), можно описать следующим образом.

№ элемента Химический знак Название
элемента		 Электронная формула
1 H водород 1s 1
2 He гелий 1s 2
II период
3 Li литий 1s 22s 1
4 Be бериллий 1s 22s 2
5 B бор 1s 22s 22p 1
6 C углерод 1s 22s 22p 2
7 N азот 1s 22s 22p 3
8 O кислород 1s 22s 22p 4
9 F фтор 1s 22s 22p 5
10 Ne неон 1s 22s 22p 6
III период
11 Na натрий 1s 22s 22p 63s 1
12 Mg магний 1s 22s 22p 63s 2
13 Al алюминий 1s 22s 22p 63s 23p1
14 Si кремний 1s 22s 22p 63s 23p2
15 P фосфор 1s 22s 22p 63s 23p3
16 S сера 1s 22s 22p 63s 23p4
17 Cl хлор 1s 22s 22p 63s 23p5
18 Ar аргон 1s 22s 22p 63s 23p6
IV период
19 K калий 1s 22s 22p 63s 23p64s 1
20 Ca кальций 1s 22s 22p 63s 23p64s 2
21 Sc скандий 1s 22s 22p 63s 23p63d14s 2
22 Ti титан 1s 22s 22p 63s 23p63d24s 2
23 V ванадий 1s 22s 22p 63s 23p63d34s 2
24 Cr хром 1s 22s 22p 63s 23p63d54s 1
25 Mn марганец 1s 22s 22p 63s 23p63d54s 2
26 Fe железо 1s 22s 22p 63s 23p63d64s 2
27 Co кобальт 1s 22s 22p 63s 23p63d74s 2
28 Ni никель 1s 22s 22p 63s 23p63d84s 2
29 Cu медь 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 1
30 Zn цинк 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 2
31 Ga галлий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p1
32 Ge германий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p2
33 As мышьяк 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p3
34 Se селен 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p4
35 Br бром 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p5
36 Kr криптон 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p6
V период
37 Rb рубидий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p65s1
38 Sr стронций 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p65s2
39 Y иттрий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d15s2
40 Zr цирконий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d25s2
41 Nb ниобий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d45s1
42 Mo молибден 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d55s1
43 Tc технеций 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d55s2
44 Ru рутений 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d75s1
45 Rh родий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d85s1
46 Pd палладий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d105s0
47 Ag серебро 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d10
48 Cd кадмий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d105s2
49 In индий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d105s25p1
50 Sn олово 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d105s25p2
51 Sb сурьма 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d105s25p3
52 Te теллур 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d105s25p4
53 I йод 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d105s25p5
54 Xe ксенон 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d105s25p6
VI период
55 Cs цезий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d105s25p66s1
56 Ba барий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d105s25p66s2
57 La лантан 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d105s25p65d16s2
58 Ce церий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f25s25p66s2
59 Pr празеодим 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f35s25p66s2
60 Nd неодим 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f45s25p66s2
61 Pm прометий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f55s25p66s2
62 Sm самарий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f65s25p66s2
63 Eu европий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f75s25p66s2
64 Gd гадолиний 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f75s25p65d16s2
65 Tb тербий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f95s25p66s2
66 Dy диспрозий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f105s25p66s2
67 Ho гольмий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d114f75s25p66s2
68 Er эрбий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f125s25p66s2
68 Tm тулий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f135s25p66s2
70 Yb иттербий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p66s2
71 Lu лютеций 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d16s2
72 Hf гафний 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d26s2
73 Ta тантал 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d36s2
74 W вольфрам 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d46s2
75 Re рений 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d56s2
76 Os осмий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d66s2
77 Ir иридий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d76s2
78 Pt платина 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d96s1
79 Au золото 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d106s1
80 Hg ртуть 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d106s2
81 Tl таллий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d106s26p1
82 Pb свинец 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d106s26p2
83 Bi висмут 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d106s26p3
84 Po полоний 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d106s26p4
85 At астат 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d106s26p5
86 Rn радон 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d106s26p6
VII период
87 Fr франций 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d106s26p67s1
88 Ra радий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d106s26p67s2
89 Ac актиний 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d106s26p66d17s2
90 Th торий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f06s26p66d27s2
91 Pa протактиний 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f26s26p66d17s2
92 U уран 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f36s26p66d17s2
93 Np нептуний 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f46s26p66d17s2
94 Pu плутоний 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f56s26p66d17s2
95 Am америций 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f76s26p67s2
96 Cm кюрий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f76s26p66d17s2
97 Bk берклий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f86s26p66d17s2
98 Cf калифорний 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f106s26p67s2
99 Es эйнштейний 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f116s26p67s2
100 Fm фермий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f126s26p67s2
101 Md менделеевий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f136s26p67s2
102 No нобелий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f146s26p67s2
103 Lr лоуренсий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d17s2
104 Rf резерфордий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d27s2
105 Db дубний 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d37s2
106 Sg сиборгий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d47s2
107 Bh борий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d57s2
108 Hs хассий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d67s2
109 Mt мейтнерий 1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d77s2
Обозначения элементов:
s-элементы p-элементы d-элементы f-элементы

Химия – это наука, которая изучает свойства, структуру и превращения химических элементов и соединений. В этой научной области есть множество правил и законов, которые помогают понять и объяснить химические явления. Далее рассмотрим три таких правила: Правило Клечковского, Правило n + l и Правило Маделунга.

Правило Клечковского

Правило Клечковского, или правило периодичности, утверждает, что свойства химических элементов периодически повторяются при возрастании их атомного номера. Это означает, что элементы, расположенные в одной вертикальной колонке периодической таблицы, имеют схожие химические свойства. Например, все щелочные металлы (натрий, калий, рубидий и цезий), находящиеся в первой группе таблицы, имеют одинаковую внешнюю электронную конфигурацию s1.

Правило n + l

Правило n + l помогает определить порядок энергии электронных орбиталей в атомах. Оно гласит, что орбитали с одинаковым значением суммы n + l заполняются в порядке возрастания этой суммы. Например, у атома кислорода есть две электронные орбитали: первая (с н = 1 и l = 0) и вторая (с н = 2 и l = 1). Согласно правилу n + l, первая орбиталь заполняется электронами раньше второй.

Правило Маделунга

Правило Маделунга позволяет определить порядок расположения ионов в кристаллических решетках неорганических соединений. Оно утверждает, что в решетке ионы располагаются таким образом, чтобы сумма модулей зарядов ионов, окружающих данную позицию, была минимальной. Например, кристаллическая решетка хлорида натрия (NaCl) состоит из катионов натрия (Na+) и анионов хлорида (Cl-). В этой решетке каждый катион окружен шестью анионами, а каждый анион – шестью катионами. Сумма модулей зарядов окружающих ионов в решетке NaCl равна 6, что является минимальным значением для данного типа кристаллической решетки.

В заключении, правила и законы химии помогают упорядочить и объяснить множество явлений и процессов, которые происходят на уровне микромира. Правило Клечковского позволяет легко определить химические свойства элементов, Правило n + l — помогает определить порядок энергии электронных орбиталей, а Правило Маделунга — расположение ионов в кристаллических решетках. Они являются важными инструментами для химиков в исследовании и создании новых соединений и материалов.

Вам также может быть интересно

Комментарии 0