Совокупность электронных орбиталей с близкой энергией образует слой (т.е. оболочку, или энергетический уровень). Энергетические уровни нумеруют, начиная от ядра атома: 1, 2, 3, ... . Чем дальше от ядра, тем просторнее слои и тем больше орбиталей и электронов они могут вместить. Так, на n-м уровне n² орбиталей, и на них могут располагаться до 2n² электронов. У известных элементов электроны находятся только на первых семи уровнях, и лишь первые четыре из них бывают заполненными.

Существует четыре типа орбиталей, их обозначают s, p, d и f. На каждом уровне (слое) имеется одна s-орбиталь, которая содержит наиболее прочно связанные с ядром электроны. За ней следуют три p-орбитали, пять d-орбиталей и, наконец, семь f-орбиталей.

Оболочка n	Число орбиталей n2	Тип орбиталей	Число электронов 2n2
1	1	s	2
2	4	s, p	8
3	9	s, p, d	18
4	16	s, p, d, f	32

s-Орбитали имеют форму сферы, p – форму гантели или двух соприкасающихся сфер, у d-орбиталей – 4 «лепестка», а у f-орбиталей – 8. В разрезе эти орбитали выглядят примерно так, как показано на рисунке.

Три р-орбитали ориентированы в пространстве вдоль осей прямоугольной системы координат и обозначаются соответственно p_x, p_y и p_z; d- и f-орбитали тоже располагаются под определенными углами друг к другу; сферические s-орбитали пространственной ориентации не имеют.

Каждый следующий элемент в периоде имеет атомный номер, на единицу превышающий номер предыдущего элемента, и содержит на один электрон больше. Этот дополнительный электрон занимает следующую орбиталь в порядке возрастания. Нужно иметь в виду, что электронные слои диффузны и энергия у некоторых орбиталей наружных слоев ниже, чем у внутренних. Поэтому, например, сначала заполняется s-орбиталь четвертого уровня (4s-орбиталь), и только после нее завершается заполнение 3d-орбитали. Порядок заполнения орбиталей, как правило, следующий: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s. В записи, которую используют для представления электронной конфигурации элемента, верхний индекс при букве, обозначающей орбиталь, указывает число электронов на этой орбитали. Например, запись 1s²2s²2p⁵ означает, что на 1s-орбитали атома находится два электрона, на 2s-орбиталях – два, на 2р – пять электронов. Нейтральные атомы, имеющие на внешней электронной оболочке 8 электронов (т.е. заполнены s- и р-орбитали), настолько стабильны, что практически не вступают ни в какие химические реакции. Таковы атомы инертных газов. Электронная конфигурация гелия 1s², неона – [1s²]2s²2p⁶, аргона – [1s²2s²2p⁶]3s²3p⁶, криптона – [1s²2s²2p⁶3s²3p⁶]4s²3d ¹⁰4p⁶, ксенона – [1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶]5s²4d ¹⁰5p⁶ и, наконец, радона – [1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶]6s²4f¹⁴5d ¹⁰6p⁶.

назад   дальше