Електронна конфігурація

Електронна конфігурація
Зображує	електронна оболонка
Електронна конфігурація у Вікісховищі

Схематичне зображення електронної конфігурації барію.

Електро́нна конфігура́ція — формула розташування електронів на різних електронних оболонках атома хімічного елемента.

З погляду квантової механіки, електронна конфігурація — це повний перелік одноелектронних хвильових функцій, із яких з достатнім рівнем точності можна скласти повну хвильову функцію атома (у наближенні самоузгодженого поля).

Електронна конфігурація атома значною мірою визначає його хімічні властивості.

Розрізняють:

1. Для молекулярної частинки — розподіл електронів, згідно з принципом Паулі, між одноелектронними хвильовими функціями (молекулярними орбіталями). Хвильова функція для даної електронної конфігурації, що є власною функцією спінових операторів S² та S_z представляє електронний стан молекули. При цьому можуть виникнути декілька електронних станів із різними мультиплетностями, наприклад, для молекули кисню характерними є синглетний та триплетний стани.
2. Для атома — стан, що відповідає певному заселенню атомних орбіталей атома згідно з принципом побудови, правилом Гунда та принципом Паулі. Записується як послідовність чисел електронів на кожній орбіталі або підоболонці атома. Є декілька способів такого запису. Звичайно запис підоболонок (англ. subshell notation) реєструє підоболонки в порядку збільшення енергії та числа електронів у кожній підоболонці, що зазначається суперскриптом.

Нотація

Для позначення електронної конфігурації хімічного елементу використовують назви орбіталей: s, p, d, f, g. Перед назвою орбіталі стоїть основне квантове число, а верхній індекс після позначення орбіталі вказує на те, скільки електронів є на орбіталях даного сорту.

Наприклад, для неону електронна конфігурація записується 1s²2s²2p⁶. Цей запис означає, що неон має два електрони на внутрішній s-орбіталі, 2 електрони на зовнішній s-орбіталі й 6 електронів на зовнішній p-орбіталі.

Для заліза електронну конфігурацію можна записати таким чином [Ar]3d⁶4s². Це означає, що внутрішні оболонки заліза заповнені так само, як у аргону, а решту 8 електронів розподілені так: d-оболонка заповнена не повністю, два електрони перебувають на зовнішній 4s-оболонці. На d-оболонці — 6 електронів (із можливих 10).

Розподіл електронів в атомі

Заповнення електронами атомних орбіталей підкоряється певним правилам:

1. Правило Паулі (заборона Паулі). В атомі не може бути двох електронів з тотожними значеннями всіх чотирьох квантових чисел.
2. Правило Хунда. При заповненні електронних підрівнів сумарне спінове число повинне бути максимальним. Тобто не може бути одночасно незаповненою хоча б одна комірка в підрівнях і два електрони в одній з них.
3. Принцип Ауфбау. Базис періодичної системи хімічних елементів, який полягає в тому, що в основному стані атома, або іона, електрон спочатку займає енергетичний рівень з найменшою доступною енергією^[1], яка визначається повним квантовим числом ${\displaystyle w=n+3l/4}$, де ${\displaystyle n}$ — головне квантове число, яке визначає період, ${\displaystyle l}$ — азимутальне квантове число, яке визначає блок (s, p, d, f block) в структурі періодичної системи^[2].

	K	L	M	N	O		K	L	M	N	O	P		K	L	M	N	O	P	Q
1H	1					41Nb	2	8	18	12	1		81Tl	2	8	18	32	18	3
2He	2					42Mo	2	8	18	13	1		82Pb	2	8	18	32	18	4
3Li	2	1				43Tc	2	8	18	13	2		83Bi	2	8	18	32	18	5
4Be	2	2				44Ru	2	8	18	15	1		84Po	2	8	18	32	18	6
5B	2	3				45Rh	2	8	18	16	1		85At	2	8	18	32	18	7
6C	2	4				46Pd	2	8	18	18	0		86Rn	2	8	18	32	18	8
7N	2	5				47Ag	2	8	18	18	1		87Fr	2	8	18	32	18	8	1
8O	2	6				48Cd	2	8	18	18	2		88Ra	2	8	18	32	18	8	2
9F	2	7				49In	2	8	18	18	3		89Ac	2	8	18	32	18	9	2
10Ne	2	8				50Sn	2	8	18	18	4		90Th	2	8	18	32	18	10	2
11Na	2	8	1			51Sb	2	8	18	18	5		91Pa	2	8	18	32	20	9	2
12Mg	2	8	2			52Te	2	8	18	18	6		92U	2	8	18	32	21	9	2
13Al	2	8	3			53I	2	8	18	18	7		93Np	2	8	18	32	22	9	2
14Si	2	8	4			54Xe	2	8	18	18	8		94Pu	2	8	18	32	24	8	2
15P	2	8	5			55Cs	2	8	18	18	8	1	95Am	2	8	18	32	25	8	2
16S	2	8	6			56Ba	2	8	18	18	8	2	96Cm	2	8	18	32	25	9	2
17Cl	2	8	7			57La	2	8	18	18	9	2	97Bk	2	8	18	32	26	9	2
18Ar	2	8	8			58Ce	2	8	18	19	9	2	98Cf	2	8	18	32	28	8	2
19K	2	8	8	1		59Pr	2	8	18	21	8	2	99Es	2	8	18	32	29	8	2
20Ca	2	8	8	2		60Nd	2	8	18	22	8	2	100Fm	2	8	18	32	30	8	2
21Sc	2	8	9	2		61Pm	2	8	18	23	8	2	101Md	2	8	18	32	31	8	2
22Ti	2	8	10	2		62Sm	2	8	18	24	8	2	102No	2	8	18	32	32	8	2
23V	2	8	11	2		63Eu	2	8	18	25	8	2	103Lr	2	8	18	32	32	9	2
24Cr	2	8	13	1		64Gd	2	8	18	25	9	2	104Rf	2	8	18	32	32	10	2
25Mn	2	8	13	2		65Tb	2	8	18	27	8	2	105Db	2	8	18	32	32	11	2
26Fe	2	8	14	2		66Dy	2	8	18	28	8	2	106Sg	2	8	18	32	32	12	2
27Co	2	8	15	2		67Ho	2	8	18	29	8	2	107Bh	2	8	18	32	32	13	2
28Ni	2	8	16	2		68Er	2	8	18	30	8	2	108Hs	2	8	18	32	32	14	2
29Cu	2	8	18	1		69Tm	2	8	18	31	8	2	109Mt	2	8	18	32	32	15	2
30Zn	2	8	18	2		70Yb	2	8	18	32	8	2	110Ds	2	8	18	32	32	16	2
31Ga	2	8	18	3		71Lu	2	8	18	32	9	2	111Rg	2	8	18	32	32	18	1
32Ge	2	8	18	4		72Hf	2	8	18	32	10	2	112Cn	2	8	18	32	32	18	2
33As	2	8	18	5		73Ta	2	8	18	32	11	2	113Nh	2	8	18	32	32	18	3
34Se	2	8	18	6		74W	2	8	18	32	12	2	114Fl	2	8	18	32	32	18	4
35Br	2	8	18	7		75Re	2	8	18	32	13	2	115Mc	2	8	18	32	32	18	5
36Kr	2	8	18	8		76Os	2	8	18	32	14	2	116Lv	2	8	18	32	32	18	6
37Rb	2	8	18	8	1	77Ir	2	8	18	32	15	2	117Ts	2	8	18	32	32	18	7
38Sr	2	8	18	8	2	78Pt	2	8	18	32	17	1	118Og	2	8	18	32	32	18	8
39Y	2	8	18	9	2	79Au	2	8	18	32	18	1
40Zr	2	8	18	10	2	80Hg	2	8	18	32	18	2

Легенда
35Br	d-елементи	37Rb	s-елементи
118Uuo	f-елементи	39Y	p-елементи

Див. також

• Електронні терми атомів
• Принцип Ауфбау
• Орбіталь
• d-елементи
• f-елементи
• p-елементи
• s-елементи
• g-елементи

Примітки

1. Kragh, Helge, '7 A Theory of the Chemical Elements', Niels Bohr and the Quantum Atom: The Bohr Model of Atomic Structure 1913—1925 (Oxford, 2012; online edn, Oxford Academic, 24 May 2012) https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780199654987.003.0007, accessed 23 Feb. 2024
2. Kucherov, Olexandr; Mudryk, Andrey (2023). Picoscopy Discoveries of the Binary Atomic Structure. Applied Functional Materials AFM. 3 (2): 1—7.

Посилання

• Распределение электронов в атоме [Архівовано 17 грудня 2010 у Wayback Machine.] (рос.)

Джерела

• Глосарій термінів з хімії / укладачі: Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.