Электронное строение атомов элементов. Электронные конфигурации атомов в невозбужденном и возбужденном состоянии.

### Электронное строение атомов Электронная конфигурация атома определяется принципами квантовой механики, описывающими распределение электронов по энергетическим уровням и орбиталям. #### Основные принципы заполнения 1. **Принцип минимума энергии:** Электроны заполняют орбитали в порядке возрастания их энергии: $1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < ...$ 2. **Принцип Паули:** В атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковыми. На одной орбитали может находиться не более двух электронов с противоположными спинами. 3. **Правило Хунда:** В пределах одного подуровня электроны располагаются так, чтобы суммарный спин был максимальным (сначала по одному электрону на каждую орбиталь, затем спаривание). 4. **Правило Клечковского:** Орбитали заполняются в порядке возрастания суммы главного ($n$) и орбитального ($l$) квантовых чисел ($n+l$). При равных суммах $n+l$ сначала заполняется орбиталь с меньшим $n$. #### Примеры конфигураций **Атом углерода (C, Z=6):** Основное состояние: $1s^2 2s^2 2p^2$. Графическая схема $2p$-подуровня: $\uparrow \mid \uparrow \mid \square$. **Атом азота (N, Z=7):** Основное состояние: $1s^2 2s^2 2p^3$. Графическая схема $2p$-подуровня: $\uparrow \mid \uparrow \mid \uparrow$ (согласно правилу Хунда, три неспаренных электрона). #### Возбужденное состояние Возбужденное состояние возникает при переходе электрона с заполненной орбитали на свободную орбиталь того же или более высокого энергетического подуровня при поглощении энергии. **Пример: Углерод (C)** В основном состоянии (валентность II): $1s^2 2s^2 2p^2$. Для образования четырех связей атом переходит в возбужденное состояние ($C^*$), распаривая $2s$-электроны: $1s^2 2s^1 2p^3$. Теперь у атома 4 неспаренных электрона ($2s^1, 2p_x^1, 2p_y^1, 2p_z^1$), что соответствует валентности IV. ### Пример решения задачи **Задание:** Написать электронную конфигурацию атома серы (S, Z=16) в основном состоянии и возможную конфигурацию в возбужденном. **Решение:** 1. Основное состояние (Z=16): $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$. На $3p$-подуровне 2 неспаренных электрона: $\uparrow\downarrow \mid \uparrow \mid \uparrow$. 2. Возбужденное состояние (S*): сера может распаривать электроны на $3d$-подуровень (он пуст, но доступен). При распаривании электронов $3p$-подуровня: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3 3d^1$. (валентность IV). При дальнейшем распаривании $3s$-электронов: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1 3p^3 3d^2$. (валентность VI).