다전자 원자의 원자 배치

알칼리 금속 나트륨(원자번호 11)은 네온 원자보다 전자가 하나 더 있다. 이 전자는 사용 가능한 가장 낮은 에너지 서브 쉘, 3개의 궤도로 이동해야하며, 1 s2²s^{2 p}6³s 1 구성을 제공합니다. 가장 바깥쪽 쉘 궤도를 차지하는 전자(n값)는 원자 전자라고 하며, 내부 쉘 궤도를 차지하는 전자는 코어 전자라고 합니다. 코어 전자 껍질은 고귀한 가스 전자 구성에 해당하기 때문에, 우리는 응축 된 형식으로 원자 전자와 함께 코어 전자 구성과 일치하는 고귀한 가스를 작성하여 전자 구성을 축약 할 수 있습니다. 나트륨의 경우, 심볼[Ne]은 코어 전자를 나타내며(1s²s^{2 2}p^6),축약 또는 응축된 구성은 [Ne]3s^1이다.

마찬가지로, 리튬의 축약된 구성은 [He]2s^1로표현될 수 있으며, 여기서 [그분]은 리튬의 채워진 내부 껍질과 동일한 헬륨 원자의 구성을 나타낸다. 이러한 방식으로 구성을 작성하는 것은 리튬과 나트륨의 구성의 유사성을 강조한다. 알칼리 금속 제품군에 있는 두 원자모두 내부 껍질의 채워진 세트 바깥에 있는 복종 s 서브쉘에 하나의 전자만 있습니다.

리: [그분]2s¹

나: [Ne]3s¹

[Ne]3s² 구성에 12개의 전자를 가진 알칼리성 지구 금속 마그네슘(원자번호 12)은 가족 구성원 베릴륨(beryllium, [He]2s^2]와유사합니다. 두 원자 모두 채워진 내부 껍질 바깥쪽에 채워진 서브쉘을 가지고 있습니다. 알루미늄(원자번호 13)은 13개의 전자와 전자 구성[Ne]3s²3p^1로,가족 구성원 붕소와 유사하며, [He]2s²2p^1.

실리콘(14전자), 인(15전자), 유황(16전자), 염소(17전자), 아르곤(18전자)의 전자 구성은 외부 껍질의 전자 구성에서 해당 가족 구성원탄소와 유사하며, 질소, 산소, 불소 및 네온은 각각 무거운 원소의 외측 껍질의 주양자 수가 1 대 n = 3증가한다는 것을 제외하고는.

우리가 주기적인 표에 있는 다음 원소, 알칼리 금속 칼륨 (원자 번호 19)에 올 때, 우리는 우리가 3d 서브 쉘에 전자를 추가하기 시작할 것으로 예상할 수 있습니다. 그러나, 가능한 모든 화학 적 및 물리적 증거는 칼륨이 리튬과 나트륨과 같으며, 다음 선거는 3d 수준에 추가되지 않고 대신 4s 수준에 추가된다는 것을 나타냅니다. 앞에서 설명한 바와 같이, 방사형 노드가 없는3d 궤도는 3개의 방사형 노드가 있는4s보다관통이 적고 핵으로부터 더 차폐되기 때문에 에너지가 더 높습니다. 따라서 칼륨은 [Ar]4 s 1의 전자구성을가지게^됩니다. 따라서 칼륨은 Li와 Na에 해당하며 그 원자 성 쉘 구성에 해당합니다. 다음 전자는 4s 서브쉘을 완료하기 위해 첨가되고 칼슘은 [Ar]4 s 2의 전자구성을가지고^있다. 이것은 칼슘에게 베릴륨과 마그네슘에 해당하는 외부 쉘 전자 구성을 제공합니다.

Cr과 Cu의 경우 반으로 채워지고 완전히 채워진 서브셸이 선호하는 안정성 조건을 나타내는 것으로 보입니다. 이러한 안정성은 전자가4s에서 3d 궤도로 이동하여 반으로 채워진3d 서브쉘(Cr) 또는 채워진3d 서브쉘(Cu)의 추가 안정성을 얻을 수 있도록 한다. 다른 예외도 발생합니다. 예를 들어, 니오비움(Nb, 원자번호 41)은 전자 구성[Kr]5 s²4d3을가질 것으로^{예상된다.} 실험적으로, 우리는 그것의 지상 상태 전자 구성이 실제로 [Kr]5s¹4d ^4것을관찰합니다. 우리는 5대 궤도에서 전자를 페어링하여 경험한 전자 -전자 반발이 5s와 4d 궤도 사이의 에너지의 간격보다 크다고 말함으로써 이러한 관찰을 합리화 할 수 있습니다. 전자 사이의 반발의 크기가 서브쉘 간의 에너지의 작은 차이보다 큰 원자에 대한 예외를 예측하는 간단한 방법은 없습니다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 6.4: 원자의 전자 구조에서 채택됩니다.