Электронная конфигурация многоэлектронных атомов.

Принцип исключения Паули, правило максимальной множественности Хунда и принцип Ауфбау могут быть расширены, чтобы предусмотреть электронную конфигурацию любого элемента. Рассмотрите возможность записи электронной конфигурации для натрия. Распределение ядерных электронов в атоме натрия в точности такое же, как в предыдущем элементе, неоне.

Единственный валентный электрон занимает 3s-орбиталь. Неон принадлежит к восемнадцатой группе таблицы Менделеева благородным газам. Электронная конфигурация этих элементов способствует сжатому изображению ядерной конфигурации для других элементов.

Для любого элемента ядерная электронная конфигурация такая же, как у благородного газа, предшествующего ему в периодической таблице. Электронную конфигурацию натрия, например, можно записать как неоновое ядро, 3s1. Ядерная электронная конфигурация калия 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6, плюс один валентный электрон.

Итак, входит ли девятнадцатый электрон в подуровень 3d? Напомним, что подуровень 4s обладает значительной проникающей способностью, что часто приводит к тому, что он имеет более низкую энергию, чем подуровень 3d. Следовательно, принцип Ауфбау предполагает, что подуровень 4s заполняется раньше, чем подуровень 3d.

Ядро предыдущего благородного газа, аргона, используется для записи конденсированной конфигурации. Хотя эти принципы служат отправной точкой, реальные электронные конфигурации должны быть подтверждены экспериментально. В некоторых элементах среди переходных элементов, лантаноидов и актинидов орбитальные энергии находятся в другом относительном порядке, и принцип Ауфбау не может полностью соблюдаться.

В переходных элементах подуровни 3d и 4s имеют близкие энергии. Подуровень 4s часто заполняется полностью. Например, в скандии электронная конфигурация аргоновое ядро, 4s2 3d1.

В цинке подуровни 4s и 3d заполнены до максимальной емкости. Однако основные состояния некоторых металлов, таких как хром и медь, по отдельности занимают 4s-орбитали. Хром особенно примечателен тем, что два подуровня заполнены частично, что является отступлением от принципа Ауфбау.

В ряду лантаноидов, проходящем через церий-лютеций, подуровни 6s и 4f имеют схожие энергии. Электронная конфигурация неодима ксеноновое ядро, 6s2 4f4. Между тем, церий имеет необычную электронную конфигурацию ксенонового ядра, 6s2 4f1 5d1, потому что его подуровни 6s, 4f и 5d необычно близки по энергии.