Принцип наименьшей энергии. Правило Клечковского

Последовательность размещения электронов по АО в невозбужденном атоме должна отвечать наибольшей связи их с ядром, т. е. электрон должен обладать наименьшей энергией. Энергия электрона в основном определяется значением главного (n) и орбитального (l) квантовых чисел.

Заполнение электронами энергетических уровней и подуровней можно отразить следующей последовательностью:
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→(5d¹)→4f→5d→6p→
→7s→(6d^1–2)→5f→6d→7p

То есть орбитали данного подуровня заполняются сначала по одному, затем по второму электрону. Электроны с противоположными спинами на одной и той же орбитали образуют двухэлектронное облако (спариваются) и их суммарный спин равен нулю.

Электронные формулы. Электронные формулы изображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням и подуровням. Электронная конфигурация обозначается группами символов nl^x, где: n – главное квантовое число (цифра);
l – орбитальное квантовое число (вместо него указывают соответствующее буквенное обозначение – s, р, d, f; x – число электронов в данном подуровне.

Более точное распределение электронов в оболочках дают графические формулы (схемы размещения электронов в квантовых ячейках), так как для их изображения необходимо знание всех четырех квантовых чисел (n, l, m_l, m_s). В графических формулах АО изображают в виде прямоугольников .
Электроны обозначают стрелками. В каждой квантовой ячейке находится не более двух электронов с противоположными спинами, т. е. .
Таким образом, для любого энергетического уровня:

s-подуровень состоит из одной квантовой ячейки,
р-подуровень (во 2–7 уровнях) – из 3 квантовых ячеек,
d-подуровень (в 3–7 уровнях) – из 5 квантовых ячеек,
f-подуровень (в 4–7 уровнях) – из 7 квантовых ячеек,

Правило записи электронных формул

1. Порядковый номер элемента равен заряду ядра и числу электронов в электронной оболочке атома элемента.
2. Номер периода, в котором находится элемент, определяет число энергетических уровней в электронной оболочке атома.
3. Номер группы и принадлежность к подгруппе (главная, побочная) определяет число и распределение валентных электронов.

В зависимости от того, на какой энергетический подуровень попадает последний электрон при последовательном возрастании порядкового номера, элементы ПСЭ делятся на 4 электронных семейства: s-, р-, d- и f-элементы (исключением являются d-элементы Zn, Cd, Hg, у которых идет восстановление s-подуровня).
Основная цель электронных формул – возможность предсказания и объяснения на их основе свойств элементов и свойств соединений, которые они образуют.