Atom materiyaning eng kichik zarrasi bo'lib, yadro va elektronlardan iborat. Atomlarning elektron qobiqlarining tuzilishi D.I.Mendeleyev tomonidan kimyoviy elementlarning davriy sistemasidagi elementning joylashuvi bilan belgilanadi.

Atomning elektron va elektron qobig'i

Umuman neytral bo'lgan atom musbat zaryadlangan yadro va manfiy zaryadlangan elektron qobiqdan (elektron bulutidan) iborat bo'lib, umumiy musbat va manfiy zaryadlar mutlaq qiymatda tengdir. Nisbiy atom massasini hisoblashda elektronlarning massasi hisobga olinmaydi, chunki u ahamiyatsiz va proton yoki neytronning massasidan 1840 baravar kam.

Guruch. 1. Atom.

Elektron ikki tomonlama tabiatga ega bo'lgan mutlaqo noyob zarradir: u ham to'lqin, ham zarra xossalariga ega. Ular yadro atrofida doimiy ravishda harakatlanadilar.

Yadro atrofidagi elektronni topish ehtimoli katta bo'lgan bo'shliq elektron orbitali yoki elektron buluti deb ataladi. Bu bo'shliq o'ziga xos shaklga ega bo'lib, u s-, p-, d- va f- harflari bilan belgilanadi. S-elektron orbital sferik shaklga ega, p-orbital gantel yoki uch o'lchamli sakkiz figuraga ega, d- va f-orbitallarning shakllari ancha murakkab.

Guruch. 2. Elektron orbitallarning shakllari.

Yadro atrofida elektronlar elektron qatlamlarda joylashgan. Har bir qatlam yadrodan uzoqligi va energiyasi bilan tavsiflanadi, shuning uchun elektron qatlamlar ko'pincha elektron energiya darajalari deb ataladi. Daraja yadroga qanchalik yaqin bo'lsa, undagi elektronlarning energiyasi shunchalik past bo'ladi. Bir element ikkinchisidan atom yadrosidagi protonlar soni va shunga mos ravishda elektronlar soni bilan farq qiladi. Binobarin, neytral atomning elektron qobig'idagi elektronlar soni ushbu atom yadrosidagi protonlar soniga teng. Har bir keyingi element yadrosida yana bitta proton va elektron qobig'ida yana bitta elektron mavjud.

Yangi kirgan elektron eng kam energiya bilan orbitalni egallaydi. Biroq, har bir darajadagi elektronlarning maksimal soni quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Bu erda N - elektronlarning maksimal soni, n - energiya darajasining soni.

Birinchi daraja faqat 2 ta elektronga ega bo'lishi mumkin, ikkinchisida 8 ta elektron, uchinchisi 18 ta elektronga ega bo'lishi mumkin, to'rtinchi daraja esa 32 ta elektronga ega bo'lishi mumkin. Atomning tashqi sathi 8 dan ortiq elektronni o'z ichiga olmaydi: elektronlar soni 8 ga yetishi bilan yadrodan uzoqroqda joylashgan keyingi daraja to'ldirila boshlaydi.

Atomlarning elektron qobiqlarining tuzilishi

Har bir element ma'lum bir davrda turadi. Davr - bu ishqoriy metalldan boshlanib, inert gaz bilan tugaydigan, atom yadrolarining zaryadini oshirish tartibida joylashgan elementlarning gorizontal yig'indisidir. Jadvaldagi dastlabki uchta davr kichik, keyingisi, to'rtinchi davrdan boshlab, ikki qatordan iborat katta. Element joylashgan davrning soni jismoniy ma'noga ega. Bu ma'lum bir davrdagi har qanday element atomida qancha elektron energiya darajasi mavjudligini anglatadi. Shunday qilib, xlor elementi Cl 3-davrda, ya'ni uning elektron qobig'i uchta elektron qatlamga ega. Xlor jadvalning VII guruhida va asosiy kichik guruhda. Asosiy kichik guruh 1 yoki 2 davrdan boshlanadigan har bir guruh ichidagi ustundir.

Shunday qilib, xlor atomining elektron qobiqlarining holati quyidagicha: xlor elementining atom raqami 17 ga teng, ya'ni atom yadrosida 17 proton va elektron qobiqda 17 elektronga ega. 1-darajada faqat 2 ta elektron, 3-darajada - 7 elektron bo'lishi mumkin, chunki xlor VII guruhning asosiy kichik guruhiga kiradi. Keyin 2-darajada quyidagilar mavjud: 17-2-7 = 8 elektron.

1803 yilda u "Ko'p nisbatlar qonuni" ni kashf etdi. Bu nazariya shuni ko'rsatadiki, agar ma'lum bir kimyoviy element boshqa elementlar bilan birikmalar hosil qila olsa, u holda uning massasining har bir qismi uchun boshqa moddaning massasining bir qismi bo'ladi va ular orasidagi munosabatlar kichik butun sonlar orasidagi kabi bo'ladi. Bu kompleksni tushuntirishga birinchi urinish edi.1808 yilda o'sha olim o'zi kashf etgan qonunni tushuntirishga harakat qilib, turli elementlardagi atomlar har xil massaga ega bo'lishi mumkin degan fikrni ilgari surdi.

Atomning birinchi modeli 1904 yilda yaratilgan. Olimlar ushbu modeldagi elektron elementni “mayiz pudingi” deb atashgan. Atom - bu musbat zaryadga ega bo'lgan, uning tarkibiy qismlari bir xilda aralashgan jism, deb ishonilgan. Bunday nazariya atom tarkibiy qismlari harakatdami yoki tinch holatdami degan savolga javob bera olmadi. Shuning uchun, "pudding" nazariyasi bilan deyarli bir vaqtda, yaponiyalik Nagaoka atomning elektron qobig'ining tuzilishini quyosh tizimiga o'xshatgan nazariyani taklif qildi. Biroq, atom atrofida aylanayotganda uning tarkibiy qismlari energiyani yo'qotishi kerakligini va bu elektrodinamika qonunlariga to'g'ri kelmasligini ta'kidlab, Wien sayyoralar nazariyasini rad etdi.

Yigirmanchi asrning boshlariga kelib, sayyoralar nazariyasi nihoyat qabul qilindi. Yadro orbitasi bo'ylab Quyosh atrofida sayyora kabi harakatlanayotgan har bir elektronning o'z traektoriyasi borligi aniq bo'ldi.

Ammo keyingi tajribalar va tadqiqotlar bu fikrni rad etdi. Ma'lum bo'lishicha, elektronlarning o'z traektoriyasi yo'q, ammo bu zarracha ko'pincha qaysi hududda joylashganligini taxmin qilish mumkin. Yadro atrofida aylanib, elektronlar orbital hosil qiladi, bu elektron qobiq deb ataladi. Endi biz atomlarning elektron qavatlarining tuzilishini o'rganishimiz kerak edi. Fiziklarni savollar qiziqtirdi: elektronlar qanday harakat qiladi? Bu harakatda tartib bormi? Balki harakat xaotikdir?

Atomning ajdodlari va bir qator taniqli olimlar isbotladilar: elektronlar qobiq-qatlamlarda aylanadi va ularning harakati ma'lum qonunlarga mos keladi. Atomlarning elektron qobiqlarining tuzilishini yaqindan va batafsil o'rganish kerak edi.

Ushbu tuzilmani kimyo uchun bilish ayniqsa muhimdir, chunki moddaning xususiyatlari, allaqachon aniq bo'lganidek, elektronlarning tuzilishi va xatti-harakatlariga bog'liq. Shu nuqtai nazardan, elektron orbitalning xatti-harakati ushbu zarraning eng muhim xarakteristikasi hisoblanadi. Aniqlanishicha, elektronlar atom yadrosiga qanchalik yaqin bo'lsa, elektron-yadro bog'ini uzish uchun shunchalik ko'p harakat qilish kerak. Yadro yaqinida joylashgan elektronlar u bilan maksimal aloqaga ega, ammo energiyaning minimal miqdori. Tashqi elektronlar uchun esa, aksincha, yadro bilan aloqa zaiflashadi va energiya zahirasi ortadi. Shunday qilib, atom atrofida elektron qatlamlar hosil bo'ladi. Atomlarning elektron qobiqlarining tuzilishi aniqroq bo'ldi. Ma'lum bo'lishicha, energiya darajalari (qatlamlari) o'xshash energiya zahiralariga ega bo'lgan zarralarni hosil qiladi.

Bugungi kunda ma'lumki, energiya darajasi n ga bog'liq (bu 1 dan 7 gacha butun sonlarga to'g'ri keladi. Atomlarning elektron qobiqlarining tuzilishi va har bir darajadagi elektronlarning eng ko'p soni N = 2n2 formulasi bilan aniqlanadi.

Ushbu formuladagi bosh harf har bir darajadagi elektronlarning eng ko'p sonini bildiradi va kichik harf bu darajadagi seriya raqamini bildiradi.

Atomlarning elektron qobig'ining tuzilishi shuni ko'rsatadiki, birinchi qobiqda ikkitadan ko'p bo'lmagan, to'rtinchisida esa 32 dan ko'p bo'lmagan atomlar bo'lishi mumkin. Tashqi, tugallangan daraja 8 dan ortiq elektronni o'z ichiga olmaydi. Elektronlari kam bo'lgan qatlamlar to'liq emas deb hisoblanadi.

Atom orbitali- atomdagi elektronning holati. Orbitalning belgisi . Har bir orbitalda tegishli elektron bulut mavjud.

Haqiqiy atomlarning asosiy (qo'zg'atmagan) orbitallari to'rt xil: s, p, d Va f.

Elektron bulut- fazoning 90 (yoki undan ortiq) foiz ehtimollik bilan elektron topilishi mumkin bo'lgan qismi.

Atomning elektron qobig'i qatlamli. Elektron qatlam bir xil o'lchamdagi elektron bulutlardan hosil bo'lgan. Bir qavatli orbitallar hosil bo'ladi elektron ("energiya") darajasi, ularning energiyalari vodorod atomi uchun bir xil, ammo boshqa atomlar uchun boshqacha.

Xuddi shu turdagi orbitallar guruhlarga bo'linadi elektron (energiya) pastki darajalar:
s-kichik daraja (bittadan iborat s-orbitallar), belgisi - .
p-kichik daraja (uchtadan iborat p
d-kichik daraja (beshdan iborat d-orbitallar), belgisi - .
f-kichik daraja (ettidan iborat f-orbitallar), belgisi - .

Xuddi shu darajadagi orbitallarning energiyalari bir xil.

Pastki darajalarni belgilashda qatlamning raqami (elektron daraja) pastki daraja belgisiga qo'shiladi, masalan: 2 s, 3p, 5d anglatadi s- ikkinchi darajali pastki daraja; p- uchinchi darajaning pastki darajasi; d- beshinchi darajaning pastki darajasi.

Bir darajadagi pastki darajalarning umumiy soni daraja soniga teng n. Bir darajadagi orbitallarning umumiy soni teng n 2. Shunga ko'ra, bir qatlamdagi bulutlarning umumiy soni ham teng n 2 .

Belgilari: - erkin orbital (elektronsiz), - juftlanmagan elektronli orbital, - elektron juftli orbital (ikki elektronli).

Elektronlarning atom orbitallarini to'ldirish tartibi uchta tabiat qonuni bilan belgilanadi (formulalar soddalashtirilgan shartlarda keltirilgan):

1. Eng kam energiya printsipi - elektronlar orbitallarning energiyasini oshirish tartibida orbitallarni to'ldiradi.

2. Pauli printsipi - bir orbitalda ikkitadan ortiq elektron bo'lishi mumkin emas.

3. Xund qoidasi - pastki sathda elektronlar avval bo'sh orbitallarni (birma-bir) to'ldiradi va shundan keyingina ular elektron juftlarni hosil qiladi.

Elektron darajadagi (yoki elektron qatlamdagi) elektronlarning umumiy soni 2 ta n 2 .

Quyi darajalarning energiya bo'yicha taqsimlanishi quyidagicha ifodalanadi (energetikani oshirish tartibida):

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p ...

Bu ketma-ketlik energiya diagrammasi bilan aniq ifodalangan:

Atom elektronlarining sathlar, pastki sathlar va orbitallar bo'yicha taqsimlanishi (atomning elektron konfiguratsiyasi) elektron formula, energiya diagrammasi yoki oddiyroq qilib aytganda, elektron qatlamlar diagrammasi ("elektron diagramma") sifatida tasvirlanishi mumkin.

Atomlarning elektron tuzilishiga misollar:

Valentlik elektronlari- kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishida ishtirok eta oladigan atom elektronlari. Har qanday atom uchun bu barcha tashqi elektronlar va energiya tashqi elektronlardan kattaroq bo'lgan oldingi tashqi elektronlardir. Masalan: Ca atomida 4 ta tashqi elektron mavjud s 2, ular ham valentlikdir; Fe atomida 4 ta tashqi elektron mavjud s 2 lekin uning 3 tasi bor d 6, shuning uchun temir atomida 8 ta valentlik elektron mavjud. Kaltsiy atomining valent elektron formulasi 4 ga teng s 2 va temir atomlari - 4 s 2 3d 6 .

Kimyoviy elementlarning davriy qonuni(zamonaviy formulasi): kimyoviy elementlarning xossalari, shuningdek ular tomonidan hosil qilingan oddiy va murakkab moddalar davriy ravishda atom yadrolari zaryadining qiymatiga bog'liq.

Davriy jadval- davriy qonunning grafik ifodasi.

Kimyoviy elementlarning tabiiy qatori- atomlari yadrolaridagi protonlar sonining ortib borishiga qarab yoki xuddi shu atomlar yadrolarining ortib borayotgan zaryadlariga qarab joylashtirilgan kimyoviy elementlar qatori. Ushbu seriyadagi elementning atom raqami ushbu elementning har qanday atomining yadrosidagi protonlar soniga teng.

Kimyoviy elementlar jadvali kimyoviy elementlarning tabiiy qatorini "kesish" orqali tuziladi davrlar(jadvalning gorizontal qatorlari) va atomlarning elektron tuzilishi o'xshash elementlarning guruhlari (jadvalning vertikal ustunlari).

Elementlarni guruhlarga birlashtirish usuliga qarab, jadval bo'lishi mumkin uzoq muddat(valentlik elektronlarining soni va turi bir xil bo'lgan elementlar guruhlarga yig'iladi) va qisqa muddat(valentlik elektronlari bir xil bo'lgan elementlar guruhlarga yig'iladi).

Qisqa davrli jadval guruhlari kichik guruhlarga bo'lingan ( asosiy Va tomoni), uzoq davr jadvalining guruhlari bilan mos keladi.

Xuddi shu davrdagi elementlarning barcha atomlari davr soniga teng bo'lgan bir xil miqdordagi elektron qatlamlarga ega.

Davrlardagi elementlar soni: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Sakkizinchi davr elementlarining aksariyati sunʼiy yoʻl bilan olingan, bu davrning oxirgi elementlari haligacha sintez qilinmagan. Birinchisidan tashqari barcha davrlar ishqoriy metall hosil qiluvchi element (Li, Na, K va boshqalar) bilan boshlanadi va asil gaz hosil qiluvchi element (He, Ne, Ar, Kr va boshqalar) bilan tugaydi.

Qisqa davr jadvalida sakkizta guruh mavjud bo'lib, ularning har biri ikkita kichik guruhga (asosiy va ikkinchi darajali), uzoq davr jadvalida o'n oltita guruh mavjud bo'lib, ular rim raqamlari bilan A yoki B harflari bilan raqamlangan. misol: IA, IIIB, VIA, VIIB. Uzoq davr jadvalining IA guruhi qisqa davr jadvalining birinchi guruhining asosiy kichik guruhiga mos keladi; VIIB guruhi - ettinchi guruhning ikkilamchi kichik guruhi: qolganlari - xuddi shunday.

Kimyoviy elementlarning xarakteristikalari tabiiy ravishda guruhlar va davrlarda o'zgaradi.

Davrlarda (seriya raqami ortishi bilan)

• yadro zaryadi ortadi
• tashqi elektronlar soni ortadi;
• atomlarning radiusi kamayadi;
• elektronlar va yadro o'rtasidagi bog'lanish kuchi ortadi (ionlanish energiyasi),
• elektromanfiylik kuchayadi,
• oddiy moddalarning oksidlanish xususiyatlari kuchayadi ("metall bo'lmagan"),
• oddiy moddalarning kamaytiruvchi xususiyatlari zaiflashadi ("metalllik"),
• gidroksidlar va tegishli oksidlarning asosiy xususiyatini zaiflashtiradi;
• gidroksidlar va tegishli oksidlarning kislotalilik xususiyati ortadi.

Guruhlarda (ko'tarilgan seriya raqami bilan)

Birinchi to'rt davr elementlari atomlarining elektron qobiqlarining tuzilishi: $s-$, $p-$ va $d-$elementlar. Atomning elektron konfiguratsiyasi. Atomlarning asosiy va qo'zg'aluvchan holatlari

Atom tushunchasi materiya zarralarini bildirish uchun qadimgi dunyoda paydo bo'lgan. Yunon tilidan tarjima qilingan atom "bo'linmas" degan ma'noni anglatadi.

Elektronlar

Irland fizigi Stoni tajribalar asosida elektr tokini barcha kimyoviy elementlarning atomlarida mavjud bo'lgan eng kichik zarrachalar olib yuradi degan xulosaga keldi. 1891 dollarda janob Stouni bu zarralarni chaqirishni taklif qildi elektronlar, bu yunoncha "qahrabo" degan ma'noni anglatadi.

Elektron o'z nomini olganidan bir necha yil o'tgach, ingliz fizigi Jozef Tomson va frantsuz fizigi Jan Perren elektronlar manfiy zaryadga ega ekanligini isbotladilar. Bu kimyoda $(–1)$ birligi sifatida qabul qilingan eng kichik manfiy zaryaddir. Tomson hatto elektronning tezligini (u yorug'lik tezligiga teng - 300 000 km/s) va elektronning massasini (u vodorod atomi massasidan $1836$ marta kam) aniqlashga muvaffaq bo'ldi.

Tomson va Perrin oqim manbai qutblarini ikkita metall plastinka - katod va anod bilan bog'lab, havo evakuatsiya qilingan shisha naychaga lehimlangan. Elektrod plitalariga taxminan 10 ming volt kuchlanish qo'llanilganda, trubada yorug'lik razryad paydo bo'ldi va zarralar katoddan (salbiy qutb) anodga (musbat qutb) uchib ketdi, uni olimlar birinchi marta chaqirdilar. katod nurlari, va keyin bu elektronlar oqimi ekanligini aniqladi. Televizor ekranidagi kabi maxsus moddalarga tegadigan elektronlar porlashni keltirib chiqaradi.

Xulosa chiqarildi: elektronlar katod qilingan materialning atomlaridan chiqib ketadi.

Erkin elektronlar yoki ularning oqimi boshqa usullar bilan, masalan, metall simni qizdirish yoki davriy sistemaning I guruhining asosiy kichik guruhining elementlari (masalan, seziy) tomonidan hosil bo'lgan metallarga nur sochish orqali olinishi mumkin.

Atomdagi elektronlarning holati

Atomdagi elektronning holati haqida ma'lumotlar yig'indisi tushuniladi energiya ichida ma'lum elektron bo'sh joy, u joylashgan. Biz allaqachon bilamizki, atomdagi elektron harakat traektoriyasiga ega emas, ya'ni. haqida faqat gapirishimiz mumkin ehtimolliklar uning yadro atrofidagi fazoda joylashishi. U yadroni o'rab turgan ushbu fazoning istalgan qismida joylashgan bo'lishi mumkin va turli pozitsiyalar to'plami ma'lum bir manfiy zaryad zichligiga ega bo'lgan elektron buluti sifatida qaraladi. Majoziy ma'noda buni shunday tasavvur qilish mumkin: agar elektronning atomdagi o'rnini sekundning yuzdan yoki milliondan bir qismidan keyin suratga olish mumkin bo'lganida, xuddi foto tugatishda bo'lgani kabi, bunday fotosuratlardagi elektron nuqta sifatida ifodalangan bo'lar edi. Agar son-sanoqsiz bunday fotosuratlar qo'yilsa, rasm eng katta zichlikka ega bo'lgan elektron buluti bo'lar edi.

Rasmda yadrodan o'tuvchi vodorod atomida bunday elektron zichligining "kesimi" ko'rsatilgan va chiziqli chiziq elektronni aniqlash ehtimoli $90% $ bo'lgan sohani cheklaydi. Yadroga eng yaqin kontur elektronni aniqlash ehtimoli $10%$, yadrodan ikkinchi kontur ichidagi elektronni aniqlash ehtimoli $20%$, uchinchisi ichida $≈30% boʻlgan fazo hududini qamrab oladi. $ va boshqalar. Elektron holatida ba'zi noaniqlik mavjud. Bu maxsus holatni tavsiflash uchun nemis fizigi V.Geyzenberg tushunchasini kiritdi noaniqlik printsipi, ya'ni. elektronning energiyasini va joylashishini bir vaqtning o'zida va aniq aniqlash mumkin emasligini ko'rsatdi. Elektronning energiyasi qanchalik aniq aniqlansa, uning pozitsiyasi shunchalik noaniq bo'ladi va aksincha, pozitsiyani aniqlagandan so'ng, elektronning energiyasini aniqlab bo'lmaydi. Elektronni aniqlash ehtimoli diapazoni aniq chegaralarga ega emas. Biroq, elektronni topish ehtimoli maksimal bo'lgan bo'shliqni tanlash mumkin.

Atom yadrosi atrofida elektronning eng ko'p topilishi mumkin bo'lgan bo'shliq orbital deyiladi.

U taxminan 90% elektron bulutini o'z ichiga oladi, ya'ni elektron kosmosning ushbu qismida bo'lgan vaqtning taxminan 90% $. Ularning shakliga ko'ra, orbitallarning to'rtta turi ma'lum bo'lib, ular lotincha $s, p, d$ va $f$ harflari bilan belgilanadi. Elektron orbitallarning ayrim shakllarining grafik tasviri rasmda keltirilgan.

Elektronning ma'lum bir orbitaldagi harakatining eng muhim xarakteristikasi uning yadro bilan bog'lanish energiyasidir. O'xshash energiya qiymatlariga ega bo'lgan elektronlar bitta elektron hosil qiladi elektron qatlam, yoki energiya darajasi. Energiya darajalari yadrodan boshlab raqamlangan: $1, 2, 3, 4, 5, 6$ va $7$.

Energiya darajasining sonini bildiruvchi $n$ butun soni bosh kvant soni deb ataladi.

Bu ma'lum energiya darajasini egallagan elektronlarning energiyasini tavsiflaydi. Yadroga eng yaqin bo'lgan birinchi energiya darajasidagi elektronlar eng past energiyaga ega. Birinchi darajadagi elektronlar bilan solishtirganda, keyingi darajadagi elektronlar katta miqdorda energiya bilan tavsiflanadi. Binobarin, tashqi darajadagi elektronlar atom yadrosi bilan eng kam qattiq bog'langan.

Atomdagi energetik sathlar (elektron qatlamlar) soni D.I.Mendeleyev sistemasidagi kimyoviy element mansub bo'lgan davr soniga teng: birinchi davr elementlari atomlari bitta energiya darajasiga ega; ikkinchi davr - ikkita; ettinchi davr - etti.

Energiya darajasidagi elektronlarning eng katta soni quyidagi formula bilan aniqlanadi:

bu yerda $N$ elektronlarning maksimal soni; $n$ - daraja raqami yoki asosiy kvant soni. Binobarin: yadroga eng yaqin bo'lgan birinchi energiya darajasida ikkitadan ortiq elektron bo'lishi mumkin emas; ikkinchisida - $8 $ dan ko'p emas; uchinchidan - $18$ dan oshmasligi kerak; to'rtinchidan - $32$ dan oshmaydi. Va, o'z navbatida, energiya darajalari (elektron qatlamlar) qanday tartibga solinadi?

Ikkinchi energetik sathidan boshlab $(n = 2)$ darajalarning har biri yadro bilan bogʻlanish energiyasida bir-biridan bir oz farq qiluvchi kichik darajalarga (quyi qatlamlarga) boʻlinadi.

Pastki darajalar soni asosiy kvant sonining qiymatiga teng: birinchi energiya darajasi bitta kichik darajaga ega; ikkinchisi - ikkita; uchinchi - uchta; to'rtinchi - to'rt. Pastki darajalar, o'z navbatida, orbitallar tomonidan hosil bo'ladi.

$n$ ning har bir qiymati $n^2$ ga teng orbitallar soniga mos keladi. Jadvalda keltirilgan ma'lumotlarga ko'ra, asosiy kvant soni $n $ va pastki darajalar soni, orbitallarning turi va soni, pastki va darajadagi elektronlarning maksimal soni o'rtasidagi bog'liqlikni kuzatish mumkin.

Asosiy kvant soni, orbitallarning turlari va soni, pastki sathlar va sathlardagi elektronlarning maksimal soni.

Pastki darajalar odatda lotin harflari bilan, shuningdek ular tashkil topgan orbitallarning shakli bilan belgilanadi: $s, p, d, f$. Shunday qilib:

• $s$-pastki daraja - atom yadrosiga eng yaqin boʻlgan har bir energiya sathining birinchi pastki sathi, bitta $s$-orbitaldan iborat;
• $p$-pastki daraja - har birining ikkinchi pastki darajasi, birinchi energiya darajasidan tashqari, uchta $p$-orbitaldan iborat;
• $d$-kichik daraja - har birining uchinchi, energiya sathidan boshlab uchinchi pastki darajasi beshta $d$-orbitaldan iborat;
• Har birining $f$-pastki darajasi toʻrtinchi energiya sathidan boshlab yettita $f$-orbitaldan iborat.

Atom yadrosi

Ammo atomlarning bir qismi nafaqat elektronlardir. Fizik olim Anri Bekkerel tarkibida uran tuzi boʻlgan tabiiy mineral ham nomaʼlum nurlanish chiqarishini va yorugʻlikdan himoyalangan fotografik plyonkalarni ochib berishini aniqladi. Bu hodisa deyiladi radioaktivlik.

Radioaktiv nurlarning uch turi mavjud:

1. $a$-nurlar, ular zaryadi elektronning zaryadidan $2$ marta katta, lekin musbat ishorali va massasi vodorod atomining massasidan $4$ marta katta boʻlgan $a$-zarralardan iborat;
2. $b$-nurlar elektronlar oqimini ifodalaydi;
3. $g$-nurlar elektr zaryadini olib oʻtmaydigan massasi arzimas elektromagnit toʻlqinlardir.

Binobarin, atom murakkab tuzilishga ega - u musbat zaryadlangan yadro va elektronlardan iborat.

Atom qanday tuzilgan?

1910-yilda London yaqinidagi Kembrijda Ernest Rezerford uning shogirdlari va hamkasblari bilan yupqa tilla plyonkadan oʻtib ekranga tushishi $a$ zarralarining sochilishini oʻrgandilar. Alfa zarralari odatda dastlabki yo'nalishdan faqat bir darajaga og'ib, go'yo oltin atomlari xususiyatlarining bir xilligi va bir xilligini tasdiqlaydi. Va birdan tadqiqotchilar ba'zi $a$ zarralari qandaydir to'siqqa duch kelgandek, o'z yo'nalishini keskin o'zgartirganini payqashdi.

Ruterford folga oldiga ekran qo'yib, oltin atomlaridan aks ettirilgan $a$ zarralari teskari yo'nalishda uchib ketgan kamdan-kam holatlarni ham aniqlay oldi.

Hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, agar atomning butun massasi va uning barcha musbat zaryadi kichik markaziy yadroda to'plangan bo'lsa, kuzatilgan hodisalar sodir bo'lishi mumkin. Yadro radiusi, ma'lum bo'lishicha, manfiy zaryadli elektronlar joylashgan butun atomning radiusidan 100 000 marta kichikdir. Agar majoziy taqqoslashni qo'llasak, atomning butun hajmini Lujnikidagi stadionga, yadrosini esa maydon markazida joylashgan futbol to'piga o'xshatish mumkin.

Har qanday kimyoviy elementning atomi kichik quyosh tizimi bilan taqqoslanadi. Shuning uchun, Rezerford tomonidan taklif qilingan atomning ushbu modeli sayyora deb ataladi.

Protonlar va neytronlar

Ma'lum bo'lishicha, atomning butun massasi to'plangan mayda atom yadrosi ikki turdagi zarrachalardan - proton va neytronlardan iborat.

Protonlar zaryadi elektronlarning zaryadiga teng, lekin $(+1)$ belgisida qarama-qarshi, massasi esa vodorod atomining massasiga teng (kimyoda birlik sifatida qabul qilinadi). Protonlar $↙(1)↖(1)p$ (yoki $p+$) belgisi bilan belgilanadi. Neytronlar zaryadni olib yurmaydilar, ular neytral va protonning massasiga teng massaga ega, ya'ni. $1$. Neytronlar $↙(0)↖(1)n$ (yoki $n^0$) belgisi bilan belgilanadi.

Protonlar va neytronlar birgalikda deyiladi nuklonlar(latdan. yadro- yadro).

Atomdagi proton va neytronlar sonining yig'indisi deyiladi massa raqami. Masalan, alyuminiy atomining massa soni:

Elektronning arzimas darajada kichik bo'lgan massasini e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lganligi sababli, atomning butun massasi yadroda to'planganligi aniq. Elektronlar quyidagicha belgilanadi: $e↖(-)$.

Atom elektr neytral bo'lganligi sababli, bu ham aniq atomdagi proton va elektronlar soni bir xil ekanligi. Bu kimyoviy elementning atom raqamiga teng, Davriy jadvalda unga tayinlangan. Masalan, temir atomining yadrosida 26$ proton bor va 26$ elektronlar yadro atrofida aylanadi. Neytronlar sonini qanday aniqlash mumkin?

Ma'lumki, atomning massasi proton va neytronlar massasidan iborat. $(Z)$ elementining seriya raqamini bilish, ya'ni. protonlar soni va massa soni $(A)$, protonlar va neytronlar sonining yig'indisiga teng, neytronlar sonini $(N)$ formuladan foydalanib topish mumkin:

Masalan, temir atomidagi neytronlar soni:

$56 – 26 = 30$.

Jadvalda elementar zarrachalarning asosiy xarakteristikalari keltirilgan.

Elementar zarrachalarning asosiy xarakteristikalari.

Izotoplar

Yadro zaryadlari bir xil, ammo massa raqamlari har xil bo'lgan bir xil element atomlarining navlari izotoplar deyiladi.

So'z izotop ikki yunoncha so'zdan iborat: isos- bir xil va topos- joy, elementlarning davriy sistemasida “bir joyni egallagan” (hujayra) ma’nosini bildiradi.

Tabiatda topilgan kimyoviy elementlar izotoplar aralashmasidir. Shunday qilib, uglerod massasi $12, 13, 14$ bo'lgan uchta izotopga ega; kislorod - massasi $16, 17, 18 va boshqalar bo'lgan uchta izotop.

Odatda, davriy jadvalda berilgan kimyoviy elementning nisbiy atom massasi ma'lum bir element izotoplarining tabiiy aralashmasining atom massalarining tabiatdagi nisbiy ko'pligini hisobga olgan holda o'rtacha qiymati, shuning uchun atomning qiymatlari. massalar ko'pincha kasrli bo'ladi. Masalan, tabiiy xlor atomlari ikki izotop aralashmasidir - $35$ (tabiatda $75%$ bor) va $37$ (tabiatda $25%$ mavjud); shuning uchun xlorning nisbiy atom massasi $35,5$ ni tashkil qiladi. Xlorning izotoplari quyidagicha yoziladi:

$↖(35)↙(17)(Cl)$ va $↖(37)↙(17)(Cl)$

Xlor izotoplarining kimyoviy xossalari ko'pgina kimyoviy elementlarning, masalan, kaliy, argonning izotoplari bilan bir xil:

$↖(39)↙(19)(K)$ va $↖(40)↙(19)(K)$, $↖(39)↙(18)(Ar)$ va $↖(40)↙(18) )(Ar)$

Biroq, vodorod izotoplari, ularning nisbiy atom massasining keskin bir necha marta ortishi tufayli xossalari juda farq qiladi; ularga hatto alohida nomlar va kimyoviy belgilar ham berilgan: protium - $↖(1)↙(1)(H)$; deyteriy - $↖(2)↙(1)(H)$ yoki $↖(2)↙(1)(D)$; tritiy - $↖(3)↙(1)(H)$ yoki $↖(3)↙(1)(T)$.

Endi biz kimyoviy elementning zamonaviy, yanada qat'iy va ilmiy ta'rifini berishimiz mumkin.

Kimyoviy element - bir xil yadro zaryadiga ega bo'lgan atomlar to'plami.

Birinchi to'rt davr elementlari atomlarining elektron qobiqlarining tuzilishi

D.I.Mendeleyev sistemasi davrlari bo‘yicha elementlar atomlarining elektron konfiguratsiyasini ko‘rsatishni ko‘rib chiqamiz.

Birinchi davr elementlari.

Atomlarning elektron tuzilishi diagrammalarida elektronlarning elektron qatlamlar (energiya darajalari) bo'ylab taqsimlanishi ko'rsatilgan.

Atomlarning elektron formulalari elektronlarning energiya darajalari va pastki darajalari bo'yicha taqsimlanishini ko'rsatadi.

Atomlarning grafik elektron formulalari elektronlarning nafaqat sathlar va pastki sathlar, balki orbitallar bo'ylab ham taqsimlanishini ko'rsatadi.

Geliy atomida birinchi elektron qatlam tugallangan - u 2$ elektronni o'z ichiga oladi.

Vodorod va geliy $s$ elementlardir; bu atomlarning $s$ orbitali elektronlar bilan to'ldirilgan.

Ikkinchi davr elementlari.

Barcha ikkinchi davr elementlari uchun birinchi elektron qatlam to‘ldiriladi va elektronlar ikkinchi elektron qatlamning $s-$ va $p$ orbitallarini eng kam energiya tamoyiliga muvofiq to‘ldiradi (avval $s$, keyin esa $p$). ) va Pauli va Hund qoidalari.

Neon atomida ikkinchi elektron qatlam tugallangan - u 8$ elektronni o'z ichiga oladi.

Uchinchi davr elementlari.

Uchinchi davr elementlarining atomlari uchun birinchi va ikkinchi elektron qatlamlar tugallanadi, shuning uchun uchinchi elektron qatlam to'ldiriladi, unda elektronlar 3s-, 3p- va 3d-sub darajalarini egallashi mumkin.

Uchinchi davr elementlari atomlarining elektron qobiqlarining tuzilishi.

Magniy atomi 3,5 dollarlik elektron orbitalini yakunlaydi. $Na$ va $Mg$ $s$-elementlardir.

Alyuminiy va undan keyingi elementlarda $3d$ pastki darajasi elektronlar bilan to'ldirilgan.

$↙(18)(Ar)$ Argon

$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)s^2(3)p^6$

Argon atomining tashqi qatlamida (uchinchi elektron qatlam) $8 $ elektron mavjud. Tashqi qatlam tugallanganda, lekin jami uchinchi elektron qatlamda, siz allaqachon bilganingizdek, 18 ta elektron bo'lishi mumkin, ya'ni uchinchi davr elementlarida $3d$-orbitallar to'ldirilmagan.

$Al$ dan $Ar$ gacha boʻlgan barcha elementlar $r$ dir -elementlar.

$s-$ va $p$ -elementlar shakl asosiy kichik guruhlar Davriy jadvalda.

To'rtinchi davr elementlari.

Kaliy va kaltsiy atomlari to'rtinchi elektron qatlamga ega va $4s $ pastki darajasi to'ldirilgan, chunki u $3d$ pastki darajasidan past energiyaga ega. To'rtinchi davr elementlari atomlarining grafik elektron formulalarini soddalashtirish uchun:

1. Argonning an'anaviy grafik elektron formulasini quyidagicha belgilaymiz: $Ar$;
2. Biz ushbu atomlarda to'ldirilmagan pastki darajalarni tasvirlamaymiz.

$K, Ca$ - $s$ - elementlar, asosiy kichik guruhlarga kiritilgan. $Sc$ dan $Zn$ gacha boʻlgan atomlar uchun 3d pastki sath elektronlar bilan toʻldiriladi. Bular $3d$ elementlar. Ular kiritilgan yon kichik guruhlar, ularning tashqi elektron qatlami to'ldirilgan, ular sifatida tasniflanadi o'tish elementlari.

Xrom va mis atomlarining elektron qobiqlarining tuzilishiga e'tibor bering. Ularda bitta elektron $4s-$ dan $3d$ pastki darajasiga "muvaffaqiyatsiz bo'ladi", bu natijada $3d^5$ va $3d^(10)$ elektron konfiguratsiyalarining katta energiya barqarorligi bilan izohlanadi:

$↙(24)(Cr)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(4) 4s^(2)…$

$↙(29)(Cu)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(9)4s^(2)…$

Element belgisi, seriya raqami, nomi	Elektron tuzilma diagrammasi	Elektron formula	Grafik elektron formula
$↙(19)(K)$ Kaliy		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1$
$↙(20)(C)$ Kaltsiy		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2$
$↙(21)(Sc)$ Skandiy		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^1$ yoki $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^1(4)s^1$
$↙(22)(Ti)$ Titan		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^2$ yoki $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^2(4)s^2$
$↙(23)(V)$ Vanadiy		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^3$ yoki $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^3(4)s^2$
$↙(24)(Cr)$ Chrome		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^5$ yoki $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^5(4)s^1$
$↙(29)(Cu)$ Chrome		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^(10)$ yoki $1s^2(2)s^2(2) )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^1$
$↙(30)(Zn)$ Rux		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)$ yoki $1s^2(2)s^2(2) )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^2$
$↙(31)(Ga)$ Galiy		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^(1)$ yoki $1s^2(2) s^2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^(1)$
$↙(36)(Kr)$ Kripton		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^6$ yoki $1s^2(2)s^ 2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^6$

Rux atomida uchinchi elektron qatlam tugallangan - unda barcha $3s, 3p$ va $3d$ pastki darajalari toʻldirilgan boʻlib, jami $18$ elektronlar mavjud.

Sinkdan keyingi elementlarda to'rtinchi elektron qatlam, $4p$ pastki sathi to'ldirilishda davom etadi. $Ga$ dan $Kr$ gacha bo'lgan elementlar - $r$ -elementlar.

Kripton atomining tashqi (to'rtinchi) qatlami to'liq va 8$ elektronga ega. Ammo to'rtinchi elektron qatlamda jami, siz bilganingizdek, $32$ elektron bo'lishi mumkin; kripton atomi hali ham to'ldirilmagan $4d-$ va $4f$ pastki darajalariga ega.

Beshinchi davr elementlari uchun quyi darajalar quyidagi tartibda to'ldiriladi: $5s → 4d → 5p$. Shuningdek, $↙(41)Nb$, $↙(42)Mo$, $↙(44)Ru$, $↙(45)Rh$, $↙(46) elektronlarning “muvaffaqiyatsizligi” bilan bogʻliq istisnolar ham mavjud. ) Pd$, $↙(47)Ag$. $f$ oltinchi va ettinchi davrlarda paydo bo'ladi -elementlar, ya'ni. uchinchi tashqi elektron qatlamning mos ravishda $4f-$ va $5f$ pastki darajalari toʻldirilgan elementlar.

$4f$ -elementlar chaqirdi lantanidlar.

$5 f$ -elementlar chaqirdi aktinidlar.

Oltinchi davr elementlari atomlarida elektron pastki sathlarni to'ldirish tartibi: $↙(55)Cs$ va $↙(56)Ba$ - $6s$ elementlari; $↙(57)La ... 6s^(2)5d^(1)$ - $5d$-element; $↙(58)Se$ – $↙(71)Lu - 4f$-elementlar; $↙(72)Hf$ – $↙(80)Hg - 5d$-elementlar; $↙(81)T1$ – $↙(86)Rn - 6d$-elementlar. Ammo bu erda ham elektron orbitallarni to'ldirish tartibi buzilgan elementlar mavjud bo'lib, ular, masalan, yarmining katta energiya barqarorligi va to'liq to'ldirilgan $f$-kichik darajalar bilan bog'liq, ya'ni. $nf^7$ va $nf^(14)$.

Atomning qaysi pastki darajasi oxirgi elektronlar bilan to'ldirilganligiga qarab, barcha elementlar, siz tushunganingizdek, to'rtta elektron oilaga yoki bloklarga bo'linadi:

1. $s$ -elementlar; atomning tashqi sathining $s$-pastki sathi elektronlar bilan to'ldirilgan; $s$-elementlarga vodorod, geliy va I va II guruhlarning asosiy kichik guruhlari elementlari kiradi;
2. $p$ -elementlar; atomning tashqi sathining $p$-pastki sathi elektronlar bilan to'ldirilgan; $p$-elementlarga III-VIII guruhlarning asosiy kichik guruhlari elementlari kiradi;
3. $d$ -elementlar; atomning oldingi tashqi sathining $d$-pastki sathi elektronlar bilan to'ldirilgan; $d$-elementlar I-VIII guruhlarning ikkilamchi kichik guruhlari elementlarini o'z ichiga oladi, ya'ni. $s-$ va $p-$ elementlar orasida joylashgan katta davrlarning interkalyar o'n yilliklari elementlari. Ular ham deyiladi o'tish elementlari;
4. $f$ -elementlar; elektronlar atomning uchinchi tashqi sathining $f-$pastki darajasini to'ldiradi; bularga lantanidlar va aktinidlar kiradi.

Atomning elektron konfiguratsiyasi. Atomlarning asosiy va qo'zg'aluvchan holatlari

Shveytsariya fizigi V. Pauli 1925 yilda buni aniqladi atom bir orbitalda ikkitadan ko'p bo'lmagan elektronga ega bo'lishi mumkin, qarama-qarshi (antiparallel) orqa tomonlarga ega (ingliz tilidan shpindel sifatida tarjima qilingan), ya'ni. elektronning o'z o'qi atrofida soat yo'nalishi bo'yicha yoki teskari yo'nalishda aylanishini shartli ravishda tasavvur qilish mumkin bo'lgan xususiyatlarga ega. Bu tamoyil deyiladi Pauli printsipi.

Agar orbitalda bitta elektron bo'lsa, u deyiladi juftlashtirilmagan, agar ikkita bo'lsa, bu juftlashgan elektronlar, ya'ni. qarama-qarshi spinli elektronlar.

Rasmda energiya darajasini pastki darajalarga bo'lish diagrammasi ko'rsatilgan.

$s-$ Orbital, siz allaqachon bilganingizdek, sharsimon shaklga ega. Vodorod atomining elektroni $(n = 1)$ shu orbitalda joylashgan va juftlashtirilmagan. Shu sababdan elektron formula, yoki elektron konfiguratsiya, shunday yoziladi: $1s^1$. Elektron formulalarda energiya darajasining raqami $(1...)$ harfi oldidagi raqam bilan, lotin harfi pastki darajani (orbital turi) va yuqorida o'ng tomonda yozilgan raqam bilan ko'rsatiladi. harf (eksponent sifatida) pastki darajadagi elektronlar sonini ko'rsatadi.

Bitta $s-$orbitalda ikkita juft elektronga ega boʻlgan geliy atomi He uchun bu formula: $1s^2$. Geliy atomining elektron qobig'i to'liq va juda barqaror. Geliy olijanob gazdir. Ikkinchi energiya darajasida $(n = 2)$ to'rtta orbital, bitta $s$ va uchta $p$ mavjud. Ikkinchi darajadagi $s$-orbital ($2s$-orbital) elektronlari yuqori energiyaga ega, chunki $1s$ orbital $(n = 2)$ elektronlariga qaraganda yadrodan kattaroq masofada joylashgan. Umuman olganda, $n$ ning har bir qiymati uchun bitta $s-$orbital bo'ladi, lekin unda tegishli elektron energiya ta'minoti mavjud va shuning uchun $n$ qiymati oshgani sayin mos keladigan diametrga ega. s-$Orbital, siz allaqachon bilganingizdek, sharsimon shaklga ega. Vodorod atomining elektroni $(n = 1)$ shu orbitalda joylashgan va juftlashtirilmagan. Shuning uchun uning elektron formulasi yoki elektron konfiguratsiyasi quyidagicha yoziladi: $1s^1$. Elektron formulalarda energiya darajasining raqami $(1...)$ harfi oldidagi raqam bilan, lotin harfi pastki darajani (orbital turi) va yuqorida o'ng tomonda yozilgan raqam bilan ko'rsatiladi. harf (eksponent sifatida) pastki darajadagi elektronlar sonini ko'rsatadi.

Bitta $s-$orbitalda ikkita juft elektronga ega boʻlgan geliy atomi $He$ uchun bu formula: $1s^2$. Geliy atomining elektron qobig'i to'liq va juda barqaror. Geliy olijanob gazdir. Ikkinchi energiya darajasida $(n = 2)$ to'rtta orbital, bitta $s$ va uchta $p$ mavjud. Ikkinchi darajadagi $s-$orbitallarning elektronlari ($2s$-orbitallar) yuqori energiyaga ega, chunki $1s$ orbital $(n = 2)$ elektronlariga qaraganda yadrodan kattaroq masofada joylashgan. Umuman olganda, $n$ ning har bir qiymati uchun bitta $s-$orbital bo'ladi, lekin unda tegishli elektron energiya ta'minoti va shuning uchun tegishli diametrga ega bo'lib, $n$ qiymati oshgani sayin o'sib boradi.

$p-$ Orbital dumbbell shakliga ega yoki katta hajmli sakkiz raqamga ega. Har uchala $p$-orbitallar atom yadrosi orqali oʻtkazilgan fazoviy koordinatalar boʻyicha oʻzaro perpendikulyar atomda joylashgan. Yana bir bor ta'kidlash kerakki, har bir energiya darajasi (elektron qatlam) $n= 2$ dan boshlanadigan uchta $p$-orbitalga ega. $n$ qiymati ortishi bilan elektronlar yadrodan katta masofada joylashgan va $x, y, z$ o'qlari bo'ylab yo'naltirilgan $p$-orbitallarni egallaydi.

Ikkinchi davr elementlari uchun $(n = 2)$ birinchi navbatda bitta $s$-orbital, so'ngra uchta $p$-orbital to'ldiriladi; elektron formula $Li: 1s^(2)2s^(1)$. $2s^1$ elektron atom yadrosi bilan kuchsizroq bogʻlangan, shuning uchun litiy atomi undan osongina voz kechishi mumkin (siz esingizda boʻlsa, bu jarayon oksidlanish deb ataladi), litiy ioniga $Li^+$ aylanadi. .

Beriliy Be atomida toʻrtinchi elektron ham $2s$ orbitalida joylashgan: $1s^(2)2s^(2)$. Beriliy atomining ikkita tashqi elektroni osongina ajraladi - $B^0$ oksidlanib, $Be^(2+)$ kationiga aylanadi.

Bor atomida beshinchi elektron $2p$ orbitalni egallaydi: $1s^(2)2s^(2)2p^(1)$. Keyinchalik, $C, N, O, F$ atomlari $2p$-orbitallar bilan to'ldiriladi, bu esa asil gaz neon bilan tugaydi: $1s^(2)2s^(2)2p^(6)$.

Uchinchi davr elementlari uchun $3s-$ va $3p$ orbitallari mos ravishda to'ldiriladi. Uchinchi darajadagi beshta $d$-orbitallar bo'sh qoladi:

$↙(11)Na 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(1)$,

$↙(17)Cl 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(5)$,

$↙(18)Ar 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)$.

Ba'zan atomlarda elektronlarning tarqalishini tasvirlaydigan diagrammalarda faqat har bir energiya darajasidagi elektronlar soni ko'rsatiladi, ya'ni. Yuqorida keltirilgan to'liq elektron formulalardan farqli o'laroq, kimyoviy elementlar atomlarining qisqartirilgan elektron formulalarini yozing, masalan:

$↙(11)Na 2, 8, 1;$ $↙(17)Cl 2, 8, 7;$ $↙(18)Ar 2, 8, 8$.

Katta davrli elementlar uchun (to'rtinchi va beshinchi) dastlabki ikkita elektron mos ravishda $4s-$ va $5s$ orbitallarni egallaydi: $↙(19)K 2, 8, 8, 1;$$↙(38)Sr 2 , 8, 18, 8, 2$. Har bir asosiy davrning uchinchi elementidan boshlab, keyingi o'n elektron mos ravishda oldingi $3d-$ va $4d-$orbitallarga o'tadi (yon kichik guruhlar elementlari uchun): $↙(23)V 2, 8, 11 , 2;$ $↙( 26)Fr 2, 8, 14, 2;$ $↙(40)Zr 2, 8, 18, 10, 2;$ $↙(43)Tc 2, 8, 18, 13, 2$. Qoidaga ko'ra, oldingi $d$-kichik daraja to'ldirilganda, tashqi (mos ravishda $4r-$ va $5r-$) $r-$pastki daraja to'ldirila boshlaydi: $↙(33)2, 8 kabi , 18, 5;$ $ ↙(52)Te 2, 8, 18, 18, 6$.

Katta davrlarning elementlari uchun - oltinchi va to'liq bo'lmagan ettinchi - elektron darajalar va pastki darajalar elektronlar bilan to'ldiriladi, qoida tariqasida, quyidagicha: birinchi ikkita elektron tashqi $s-$kichik darajaga kiradi: $↙(56)Ba 2, 8, 18, 18, 8, 2;$ $↙(87)Fr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1$; keyingi elektron ($La$ va $Ca$ uchun) oldingi $d$-kichik darajaga: $↙(57)La 2, 8, 18, 18, 9, 2$ va $↙(89)Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2$.

Keyin keyingi $14$ elektronlar uchinchi tashqi energiya darajasiga, mos ravishda lantanidlar va aktinidlarning $4f$ va $5f$ orbitallariga boradi: $↙(64)Gd 2, 8, 18, 25, 9, 2; $ $↙(92 )U 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2$.

Shunda yon kichik guruhlar elementlarining ikkinchi tashqi energiya darajasi ($d$-pastki daraja) yana qurila boshlaydi: $↙(73)Ta 2, 8, 18, 32, 11, 2;$ $↙(104)Rf 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2$. Va nihoyat, $d$-pastki sathi oʻn elektron bilan toʻliq toʻldirilgandan keyingina $p$-pastki sathi yana toʻldiriladi: $↙(86)Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8$.

Ko'pincha atomlarning elektron qobig'ining tuzilishi energiya yoki kvant hujayralari yordamida tasvirlangan - bu grafik elektron formulalar. Ushbu belgi uchun quyidagi belgi qo'llaniladi: har bir kvant hujayra bitta orbitalga mos keladigan hujayra bilan belgilanadi; Har bir elektron aylanish yo'nalishiga mos keladigan o'q bilan ko'rsatilgan. Grafik elektron formulani yozishda siz ikkita qoidani yodda tutishingiz kerak: Pauli printsipi, unga ko'ra hujayrada (orbitalda) ikkitadan ko'p bo'lmagan elektronlar bo'lishi mumkin, ammo antiparallel spinlar bilan va F. Xund qoidasi, unga ko'ra elektronlar birinchi navbatda bo'sh hujayralarni egallaydi va bir xil spin qiymatiga ega bo'ladi va shundan keyingina juftlashadi, lekin Pauli printsipiga ko'ra spinlar qarama-qarshi yo'nalishda bo'ladi.