Хімія. 11 клас

*Электронныя канфігурацыі атамаў элементаў чацвёртага перыяду

Паводле схемы размеркавання атамных арбіталей па энергіі, як на малюнку 18, энергія 3d-арбіталей вышэйшая, чым 4s-арбіталей, таму ў атаме калію апошні электрон займае больш нізкую па энергіі 4s-арбіталь з утварэннем электроннай канфігурацыі 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹. Аналагічна адбываецца і з апошнімі двума электронамі атама кальцыю. Пры гэтым фарміруецца электронная канфігурацыя 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s².

У атамаў элементаў, якія ідуць за кальцыем у 4-м перыядзе, энергетычна больш пажадана запаўненне электронамі не 4p-, а 3d-падузроўню.

Прынцып запаўнення электронамі 3d-арбіталей той самы, што для s- і p-арбіталей: па меры назапашвання электроны па чарзе запаўняюць 3d-арбіталі спачатку па адным электроне, пасля запаўнення ўсіх арбіталей — па другім. Так, электронная канфігурацыя атама жалеза з шасцю электронамі на 3d-падузроўні апісваецца формулай 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².

Парушаецца парадак запаўнення электронамі атамных арбіталей у атамах хрому і медзі. Для іх энергетычна больш устойлівыя станы з адным электронам на 4s-арбіталі: Cr — 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹, Cu — 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹.

Электроны ў атаме цынку завяршаюць запаўненне 3d-падузроўню, і ў наступнага за ім элемента галію пачынае запаўняцца наступны па ўзрастанні энергіі 4p-падузровень. Запаўненне гэтага падузроўню заканчваецца ў атама высакароднага газу крыптону. Формула электроннай канфігурацыі Kr — 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶.

Паколькі ў атамаў ад скандыю да цынку адбываецца паслядоўнае запаўненне электронамі 3d-падузроўняў, іх называюць d-элементамі. З прычыны таго, што існуе пяць d-арбіталей, у 4-м і кожным наступным перыядзе ёсць па дзесяць d-элементаў. Формулы электронных канфігурацый для d-элементаў 4-га перыяду прыведзены ў табліцы 5.1.

Табліца 5.1. Электронныя канфігурацыі атамаў элементаў 4-га перыяду

Электронная схема	Формула электроннай канфігурацыі
19K 2e–, 8e–, 8e–, 1e–	19K 1s22s22p63s23p64s1
20Са 2e–, 8e–, 8e–, 2e–	20Са 1s22s22p63s23p64s2
21Sc 2e–, 8e–, 9e–, 2e–	21Sc 1s22s22p63s23p63d14s2
22Тi 2e–, 8e–, 10e–, 2e–	22Тi 1s22s22p63s23p63d24s2
23V 2e–, 8e–, 11e–, 2e–	23V 1s22s22p63s23p63d34s2
24Cr 2e–, 8e–, 13e–, 1e–	24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
25Mn 2e–, 8e–, 13e–, 2e–	25Mn 1s22s22p63s23p63d54s2
26Fe 2e–, 8e–, 14e–, 2e–	26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
27Co 2e–, 8e–, 15e–, 2e–	27Co 1s22s22p63s23p63d74s2
28Ni 2e–, 8e–, 16e–, 2e–	28Ni 1s22s22p63s23p63d84s2
29Cu 2e–, 8e–, 18e–, 1e–	29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
30Zn 2e–, 8e–, 18e–, 2e–	30Zn 1s22s22p63s23p63d104s2
31Ga 2e–, 8e–, 18e–, 3e–	31Ga 1s22s22p63s23p63d104s24р1
32Ge 2e–, 8e–, 18e–, 4e–	32Ge 1s22s22p63s23p63d104s24р2
33As 2e–, 8e–, 18e–, 5e–	33As 1s22s22p63s23p63d104s24р3
34Se 2e–, 8e–, 18e–, 6e–	34Se 1s22s22p63s23p63d104s24р4
35Br 2e–, 8e–, 18e–, 7e–	35Br 1s22s22p63s23p63d104s24р5
36Kr 2e–, 8e–, 18e–, 8e–	36Kr 1s22s22p63s23p63d104s24р6