5.6. Діаграма енергетичних рівнів

Діаграму розподілу електронів у всіх атомах наведено на рис. 5.6.

Кожну орбіталь на ній подано у вигляді квадрата. Найстійкіша орбіталь (її електрони найміцніше утримуються ядром) — це 1s-орбіталь, показана в нижній частині діаграми. Щоб перевести електрон зі стабільної орбіталі на менш стабільну, розташовану вище, необхідно витратити енергію.

На діаграмі пунктирними стрілками вказано послідовність введення електронів; перший і другий електрони заповнюють орбіталь 1s, наступні два — орбіталь 2s, потім шість електронів займають орбіталі 2p і т. д. Символ і порядковий номер кожного елемента вказано поблизу зовнішнього (найслабше утримуваного) електрона в нейтральному атомі.

Електронну конфігурацію подано сукупністю всіх електронів, уведених у діаграму до символу даного елемента. Так, електронна конфігурація Нітрогену 1s²2s²2p³, а Скандію 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d.

 У випадку важчих атомів дві або кілька електронних конфігурацій можуть мати майже однакову енергію, і тому діаграма рис. 5.6 певною мірою довільна. Конфігурація, наведена для кожного елемента, стосується найстійкішого стану вільного атома (в газовій фазі) або стану, дуже близького до найстійкішого.

Яка електронна конфігурація атома Феруму в нормальному стані (в основному стані)?

Розв'язання. З послідовності підоболонок, наведеної на рис. 5.6, видно, що електронна конфігурація Феруму 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶.

Скільки електронних пар в атомі Феруму? Які орбіталі вони займають? Скільки неспарених електронів? Які орбіталі вони займають?

Розв'язання. Скориставшись результатами розв'язання прикладу 5.4 або звернувшись до рис. 5.6 і підрахувавши зображені на ньому клітинки з електронними парами, знаходимо, що в атомі Феруму є 11 електронних пар, які займають орбіталі 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d². Крім того, є чотири неспарені електрони, які займають чотири інші 3d-орбіталі.