Соответственно принципу минимальной энергии и правилам Клечковского заполнение энергетических подуровней происходит в следующем порядке :

1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s5d4f6p7s5f6d7p

Исключение составляют d- и f-элементы с полностью и наполовину заполненными подуровнями, у которых наблюдается так называемый провал электронов, например, Cr, Cu, Ag, Mo, Pd, Pt.

Правило Хунда: устойчивому состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня (подслоя), при котором абсолютное значение суммарного спина атома максимально.

Иными словами , орбитали данного подслоя заполняются сначала по одному , затем по второму электрону. Электроны с противоположными спинами на одной орбитали образуют двухзлектронное облако , и их суммарный спин равен нулю.

Рассмотрим правило Хунда при составлении схем электронного строения для атомов следующих химических элементов:

C(Z=6) 1s²2s²2p² C*1s²2s¹2p³

C

m_s =0 m_s=2 m_s =1

При возбуждении атома углерода, т.е. затрате некоторой энергии, один из имеющихся в атоме 2sэлектронов переходит на подуровень 2р; в результате атом переходит в возбужденное состояние, а число неспаренных электронов возрастает. В устойчивом состоянии атом углерода может участвовать в образовании двух ковалентных связей (валентность равна 2), в возбужденном состоянии  в образовании четырех ковалентных связей (валентность равна 4).

n=2

N (Z=7) 1s²2s²2p³

	О(Z=8) 1s^22s^22p^4
	Ne (Z=10) 1s^22s^22p^6

n=3

Ar (Z=18) KL3s^23p^6

6. Периодическая система д.И. Менделеева как естественная классификация элементов по электронному строению.

6.1. Периодическая система д.И. Менделеева и электронная структура.

Наглядным выражением закона Д. И. Менделеева служит периодическая система элементов Д. И. Менделеева.

Рассмотрим связь между положением элемента в периодической системе и электронным строением его атомов. У каждого последующего элемента периодической системы на один электрон больше, чем у предыдущего.

Полные записи электронных конфигураций химических элементов приведены в таблице 1.1

Первый период состоит из двух элементов: водорода и гелия. Атомом гелия заканчивается формирование слоя К (n=1) или He.

У элементов второго периода формируется слой L (n=2) или [Ne]; сначала 2s-орбиталь, затем последовательно три р-орбитали, например  Li и Be относятся к s-элементам, остальные шесть элементов периода  р-элементы.

У элементов третьего периода заполняется слой M (n=3), состоящий из 3s-, Зр- и Зd-орбиталей. Как и во втором периоде, у двух первых элементов (Na и Mg) заполняются s-орбитали, у шести последних (Al -Ar)  р-орбитали.

В четвертом периоде начинает формироваться слой N (n=4), и период начинается с s-элемента калия (KLM 4s¹). Это обусловлено тем, что энергия 4s-подуровня несколько ниже, чем энергия 3d-подуровня. В соответствие с правилом Клечковского (n+1) у 4s (4) ниже, чем (n+1) у 3d (5). После заполнения 4s-орбитали заполняется Зd- орбиталь. Элементы, начиная со Sc (KLM Зd¹4s²) до Zn (KLM Зd¹⁰4s²), являются d-элементами, причем у хрома наблюдается «провал» электроона с s- на d-орбиталь (KLM Зd⁵4s¹).

Четвертый период завершается формированием 4р-орбитали у криптона KLM Зd¹⁰4s²4р⁶ или [Kr]. Всего в четвертом периоде 18 элементов.

Пятый период аналогичен четвертому периоду, а именно: у двух первых (s-элементов Rb и Sr) и шести последних (р-элементов In  Xe) заполняется внешний слой. Между s- и р-элементами располагаются десять d-элементов (Y  Cd), у которых заполняются d-opбитaли предвнешнего слоя (4dподслой).

Шестой период содержит 32 элемента. В шестом периоде, как и в пятом, после заполнения s-орбитали начинается формирование d-орбитали предвнешнего слоя (5d-слоя) у лантана:

La (Z=57)

ls²2s²2p⁶Зs²Зp⁶Зd¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶5d¹6s²

У следующих за лантаном 14 элементов (CeLu) энергетически более выгодно 4f-состояние по сравнению с 5d-состоянием. Поэтому у этих элементов происходит заполнение 4f-орбиталей (третий снаружи слой).

Ce (Z=58) ls²2s²2p⁶Зs²Зp⁶Зd¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f²5s²5p⁶6s²

Lu (Z=71) « « « 4f¹⁴5s²5p⁶6s²

Затем продолжается заполнение dи рорбиталей. Таким образом, в шестом периоде кроме двух sэлементов, десяти dэлементов и шести рэлементов, располагаются еще четырнадцать fэлементов (лантаноидов).

Седьмой период начинается и продолжается аналогично шестому периоду, однако формирование его не завершено. Он имеет также вставную декаду из dэлементов и четырнадцать 5fэлементов (актиноидов).