Расположение электронов в многоэлектронных атомах

Распределение электронов в многоэлектронных атомах основано на трех положениях:

· принцип наименьшего запаса энергии;

· принцип Паули;

· правило Хунда.

При заполнении электронных уровней атома в невозбужденном состоянии выполняется принцип наименьшего запаса энергии (энергетической выгоды): в атоме каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была минимальной (что отвечает наибольшей связи его с ядром).Поэтому, заполнение электронных уровней начинается с уровней, характеризующихся самой низкой энергией.

Порядок заполнения АО:

 

1s®2s®2p®3s®3р®4s®3d®4р®5s®4d®5р®6s®(5d1)®4f®

®5d®6p®7s®(6d1−2)®5f®6d®7p.

 

Исключения из этого правила наблюдается тогда, когда энергии близких подуровней мало отличаются друг от друга. Так, например, подуровень 5d заполняется одним электроном 5d1 раньше, чем подуровень 4f.

При заполнении электронных уровней кроме принципа наименьшего запаса энергии выполняется принцип (запрет) Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями четырех квантовых чисел.

Максимальное число электронов с одинаковым квантовым числом n на уровне Nn = 2n2. Максимальное число электронов на подуровне:

 

N1 = 2(2l + 1).

 

 

В атоме гелия 2Не квантовые числа n = 1, l = 0, ml = 0 одинаковы для обоих его электронов, а квантовое число ms отличается. Проекции спина электронов могут быть ms = + 1/2 или ms = − 1/2.

 
 

 

 


В одной квантовой ячейке согласно принципу Паули не может быть двух электронов с параллельными спинами.

Правило Хунда: при данном значении l (т.е. в пределах определенного подуровня) электроны располагаются по атомным орбиталям таким образом, чтобы суммарный спин по модулю был максимальным.

Другими словами, электроны занимают орбитали с одинаковой энергией вначале по одному. Электроны не спариваются, пока в каждой квантовой ячейке не окажется по одному электрону:

 
 


, но не

 

М. В. Клечковскийсформулировал общее положение: электрон занимает в основном состоянии уровень не с минимальным возможным значением n, а с наименьшим значением суммы n + l.