Електронни конфигурации на елементите от период 1

Нека разгледаме как да записваме електронните конфигурации на елементите от първия период. Тук е първият период от периодичната таблица и трябва да се занимаваме само с 2 елемента. Имаме водород и после тук имаме хелий. Нека да започнем с водорода. Той има атомно число 1. Ако има атомно число 1, това означава, че водородът има само един протон. В един неутрален атом броят протони е равен на броя електрони. Ако има един протон, тогава трябва да има 1 електрон. Нека запишем електронна конфигурация на този 1 електрон във водородния атом. Ще използваме правилото на Клечковски (Aufbau principle). Aufbau е немската дума за "строене". Понеже докато записваш електронните конфигурации, мислиш за най-добрия начин да построиш един атом. И мислиш къде да поставиш електроните. Тук трябва да мислим само за един електрон. Кое е най-доброто място да поставим 1 електрон във водородния атом? Искаме да поставим този електрон колкото е възможно по-близо до ядрото, за да максимизираме силата на привличане между положителния заряд и отрицателния заряд. Следователно електронът влиза в най-ниското възможно енергийно ниво. И това е, когато n=1. По-рано говорихме за квантови числа. Ако n=1, за l има само 1 позволена стойност и тя е 0. Ако l=0, тогава за ml има само една позволена стойност. Магнитното квантово число е равно на 0. l=0 ни казва, че говорим за s орбитала, а това ни казва колко ориентации има. Само една стойност, тоест само една ориентация за една s орбитала. И s орбиталата е с форма на сфера. В тази сфера, в този триизмерен обем, това е най-вероятното място, най-вероятната област, в която можем да намерим този един електрон. И електронът на водорода ще влезе в s орбитала, s орбитала в първото енергийно ниво. Нека запишем електронната конфигурация. Пишем електронната конфигурация като 1s1. Нека поговорим какво означават тези числа. Тази първа единица се отнася за енергийното ниво. Електронният слой, n=1. s ни казва, че електронът във водородния атом е на s орбитала. И този малък знак 1 тук ни казва колко електрона има в тази орбитала. И тук, разбира се, говорим само за 1 електрон. 1s1 означава 1 електрон в s орбитала в първото енергийно ниво. Има друг начин да запишем електронната конфигурация или да начертаем такава. Той се нарича орбитално обозначаване. Ако начертаеш една права тук, която представлява една орбитала... Говорим за s орбитала в първото енергийно ниво, така че можем да отбележим тази орбитала като 1s орбитала. И поставяме единия електрон водород на тази една s орбитала. И, да кажем, че този електрон навлиза в орбиталата със спин нагоре. Тази стрелка, която сочи нагоре, представлява един електрон със спин нагоре. Четвъртото квантово число ms – можем да кажем, че това е +1/2 спин. Тук има два начина да запишем електронната конфигурация. 1s1 или можем да начертаем орбитално обозначение за водорода ето така. И сме готови с единия електрон на водорода. Нека се придвижим към хелия, където имаме 2 електрона, върху които да помислим. Атомно число 2, 2 протона и 2 електрона. Трябва да помислим за 2 електрона. Все още сме в първи електронен слой, все още сме в първото енергийно ниво. n=1. Ако n=1, l трябва да е равно на 0. ml трябва да е равно на 0. Така че все още говорим за s орбитала в първото енергийно ниво. Все още говорим за s орбитала в първото енергийно ниво. За хелия... Една s орбитала в първи електронен слой. Нека помислим за орбиталното обозначение за хелия. Имаме 2 електрона, тоест една s орбитала в първото енергийно ниво. Можем да начертаем първия електрон на хелия със спин нагоре. И вторият електрон за хелия трябва да е със спин надолу. Трябва да съчетаем спиновете, един спин надолу и един спин нагоре. Защо трябва да направим това? Нека запиша... Ще запиша -1/2 тук за спина. Причината да трябва да съчетаем спиновете е поради принципа на Паули за забраната, който казва, че: "Никои два електрона в един атом не могат да имат едни и същи четири квантови числа." Този първи електрон, който поставихме, едната s орбитала... Тази тук е спин нагоре, така че това ще са едни и същи четири квантови числа, това ще са тези четири квантови числа тук горе. Вместо да ги преписвам, просто ще ги оградя. И за този втори електрон тук, този, който поставих в орбитала със спин надолу, той не може да има същата поредица квантови числа. n=1, l=0, ml=0, всички тези трябва да са същите, но последното е различно. Ето защо ще го направим -1/2, тоест това е със спин надолу. И двата електрона в хелия имат различна поредица от четири квантови числа. Те се различават по последното квантово число. И това е идеята за принципа на Паули за забраната. Като последица от принципа на Паули за забраната една орбитала може да съдържа максимум 2 електрона, понеже изчерпваш всички възможни комбинации от квантови числа. Напълно сме ги изчерпали, използвали сме ги. Така че едната s орбитала е напълно запълнена. Можехме също да запишем електронната конфигурация за хелия като 1s2. Отново, това означава, че говорим за s орбитала в първото енергийно ниво и в тази s орбитала има 2 електрона. 1s2 е електронната конфигурация за хелия. След като имаме 2 електрона в едната s орбитала, тогава не можем да поберем повече електрони. И първият електронен слой е "затворен". Имаме затворена (пълна) обвивка. Няма повече орбитали в първото енергийно ниво. Ако искаш да добавиш друг електрон, тогава ще трябва да се преместиш към следващия електронен слой. И това ще ни отведе до втория период на периодичната таблица.