Электронные конфигурации атомов (I–IV периоды)

Опорный конспект № 3.4 Электронные конфигурации атомов (I–IV периоды).
Проверяемый элемент содержания: ОГЭ 2.2. Строение атомов. Состав атомных ядер. Изотопы. Электроны. Строение электронных оболочек атомов первых 20 химических элементов Периодической системы Д.И. Менделеева.

Что такое электронная конфигурация

💡 Электронная конфигурация — это «паспорт» атома, в котором записано, как электроны распределены по орбиталям. Это как адрес: на каком этаже (слое), в какой комнате (подуровне) и сколько человек (электронов) живёт.
📌 Электронная конфигурация — это формула, показывающая распределение электронов по энергетическим уровням (слоям) и подуровням (орбиталям).

Правильно записанная конфигурация позволяет определить:

• Число электронов в атоме
• Число электронных слоёв
• Число валентных электронов
• Положение элемента в Периодической системе
• Химические свойства элемента

⚡️ Умение записывать электронные конфигурации — это ключ к пониманию химии. Именно электронная структура определяет, будет ли элемент металлом или неметаллом, какие степени окисления он проявит, с какими веществами будет реагировать.

Порядок заполнения орбиталей

📌 Электроны заполняют орбитали в порядке увеличения их энергии. Этот порядок можно запомнить с помощью простого правила:

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p

⚠️ Для первых 20 элементов (I–IV периоды) нам достаточно запомнить: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s. Обратите внимание: 4s заполняется раньше, чем 3d!

💡 Для запоминания порядка заполнения используют мнемоническое правило или просто запоминают порядок, глядя на периоды таблицы: номер периода равен номеру заполняемого внешнего уровня.

📌 Основные принципы заполнения:

1. Принцип минимума энергии: электроны занимают сначала орбитали с наименьшей энергией.
2. Принцип Паули: на одной орбитали не может находиться более двух электронов.
3. Правило Хунда: на одном подуровне электроны сначала занимают свободные орбитали (по одному), и только после этого спариваются.

💡 Последнее правило объясняет, почему у азота (1s²2s²2p³) три неспаренных электрона, а не один. Электроны предпочитают быть «свободными»!

Как записать электронную конфигурацию

📌 Алгоритм записи:

1. Определить порядковый номер (Z) элемента.
2. Определить общее число электронов (оно равно Z).
3. Заполнять орбитали в порядке увеличения энергии.
4. Записывать заполненные орбитали в виде номер слоя, буква подуровня, надстрочный индекс.

Разбор примера: натрий (Na, Z = 11)

1) Z = 11 → 11 электронов.

2) Заполняем по порядку:

• 1s² (2 электрона, осталось 9)
• 2s² (2 электрона, осталось 7)
• 2p⁶ (6 электронов, остался 1)
• 3s¹ (1 электрон)

3) Записываем: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

4) Проверяем сумму: 2 + 2 + 6 + 1 = 11 ✅

Электронные конфигурации элементов I–IV периодов

📌 Ниже приведены полные электронные конфигурации для элементов первых четырёх периодов.

1-й период

2-й период

3-й период

4-й период (первые элементы)

⚠️ Обратите внимание: у хрома (Cr) и меди (Cu) — «провал» электрона: 4s-подуровень имеет не 2 электрона, а 1. Это связано с повышенной устойчивостью наполовину и полностью заполненных d-подуровней (3d⁵ и 3d¹⁰).

Интересный факт: «провал» электрона — одна из причин, почему хром и медь проявляют необычные степени окисления и имеют характерные цвета соединений.

Сокращённые электронные конфигурации

📌 Для больших атомов писать полные конфигурации долго. Поэтому используют сокращённую запись.

Вместо полной записи внутренних слоёв указывают символ инертного газа (с завершённым внешним слоем), а затем дописывают только «добавленные» электроны.

Примеры

💡 Сокращённая конфигурация — это «скелет» атома. Благородный газ — как завершённая структура, а добавленные электроны определяют химические свойства.

Графические электронные формулы

📌 Графическая электронная формула — это изображение распределения электронов по орбиталям с помощью стрелок ↑ и ↓.

Правила:

• Каждая ячейка (▢) — одна орбиталь.
• Стрелка ↑ — неспаренный электрон.
• Стрелки ↑↓ — спаренные электроны.
• На одном подуровне сначала заполняются все ячейки по одной ↑, затем добавляются ↓.

Пример: графическая формула азота (N, Z = 7)

Конфигурация: 1s² 2s² 2p³

1s: [↑↓]

2s: [↑↓]

2p: [↑][↑][↑] (три неспаренных электрона!)

⚡️ Именно три неспаренных электрона объясняют, почему азот может образовывать три связи (валентность III).

Практическое задание

📌 Задание 1. Составьте полные электронные конфигурации для:

1. Бора (B)
2. Углерода (C)
3. Алюминия (Al)
4. Серы (S)

📌 Задание 2. Запишите сокращённые электронные конфигурации для:

1. Магния (Mg)
2. Фосфора (P)
3. Кальция (Ca)
4. Хлора (Cl)

📌 Задание 3. Определите элемент по его электронной конфигурации:

1. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴
2. 1s² 2s² 2p⁶ 3s²
3. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹
4. [Ar] 3d⁶ 4s²

📌 Задание 4. Нарисуйте графические электронные формулы для:

1. Кислорода (O)
2. Углерода (C)
3. Фосфора (P)

⚡️ Проверьте себя: в задании 3: 1) сера (S); 2) магний (Mg); 3) калий (K); 4) железо (Fe).

Памятка

• ✅ Электронная конфигурация — распределение электронов по орбиталям.
• ✅ Порядок заполнения: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p.
• ✅ Принцип Паули: на орбитали не более 2 электронов.
• ✅ Правило Хунда: сначала по одному, потом спаривание.
• ✅ Сокращённая конфигурация = [благородный газ] + валентные электроны.
• ✅ Графическая формула показывает неспаренные электроны.
• ✅ Для первых 20 элементов: 3d-подуровень заполняется после 4s.

Вы смотрели конспект урока химии по теме «Электронные конфигурации атомов (I–IV периоды)». Выберите дальнейшее действие:

• Перейти к Списку конспектов по химии (по классам)
• Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии

Следующая тема: «Закономерности изменения свойств элементов».