2. Заповнення електронних шарів атомів елементів малих періодів

Загальна кількість електронів в атомі дорівнює порядковому номеру хімічного елемента у періодичній таблиці.

Кожен електрон міститься на своїй орбіталі. Чим більше енергія електрона, тим більше за розміром його орбиталь, і тим далі він знаходиться від ядра.

Електрони з близькими значеннями енергії утворюють енергетичний рівень (електронний шар).

 

Встановлено, що максимальне число електронів на енергетичному рівні дорівнює \(2n²\), де \(n\) — його номер. Отже, на першому рівні може перебувати не більше \(2\) електронів, на другому — не більше \(8\), на третьому — не більше \(18\), тощо.

 

В атомі Гідрогену ${}_{1}H$ — один електрон, і він міститься на першому енергетичному рівні:

 

          ${}_{1}H\underset{1}{)}$          $1s^1$

 

В атомі Гелію ${}_2\mathit{He}$ — два електрони. Перший енергетичний рівень у Гелію завершений, оскільки він не може містити більше двох електронів:

 

          ${}_2\mathit{He}\underset{2}{)}$          $1s^2$

 

В атомі Літію ${}_3\mathit{Li}$ — три електрони. Два з них містяться на першому енергетичному рівні. Третій електрон має більшу енергію і рухається далі від ядра. В атомі Літію з'являється другий енергетичний рівень:

 

          ${}_3\mathit{Li}\underset{2}{)}\underset{1}{)}$          $1s^{2}2s^1$

 

У наступних елементів другого періоду електрони додаються на другий рівень.

  

Берилій ${}_4\mathit{Be}$:

 

          ${}_4\mathit{Be}\underset{2}{)}\underset{2}{)}$          $1s^{2}2s^2$

  

 

          ${}_{5}B\underset{2}{)}\underset{3}{)}$          $1s^{2}2s^{2}2p^1$

  

  

          ${}_{6}C\underset{2}{)}\underset{4}{)}$         $1s^{2}2s^{2}2p^2$

 

 

          ${}_{7}N\underset{2}{)}\underset{5}{)}$          $1s^{2}2s^{2}2p^3$

  

  

          ${}_{8}O\underset{2}{)}\underset{6}{)}$          $1s^{2}2s^{2}2p^4$

 

  

          ${}_{9}F\underset{2}{)}\underset{7}{)}$          $1s^{2}2s^{2}2p^5$

 

Неон ${}_{10}\mathit{Ne}$:

 

          ${}_{10}\mathit{Ne}\underset{2}{)}\underset{8}{)}$          $1s^{2}2s^{2}2p^6$

 

У Неону другий електронний шар завершений, оскільки містить \(8\) електронів — максимально можливе число.

 

Заповнення третього енергетичного рівня починається у атома Натрію ${}_{11}\mathit{Na}$ і завершується у атома Аргону:

 

          ${}_{11}\mathit{Na}\underset{2}{)}\underset{8}{)}\underset{1}{)}$           $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^1$

 

 

          ${}_{12}\mathit{Mg}\underset{2}{)}\underset{8}{)}\underset{2}{)}$          $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^2$

  

 

  ${}_{13}\mathit{Al}\underset{2}{)}\underset{8}{)}\underset{3}{)}$    $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^1$

 

 

  ${}_{14}\mathit{Si}\underset{2}{)}\underset{8}{)}\underset{4}{)}$       $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^2$

 

 

${}_{15}P\underset{2}{)}\underset{8}{)}\underset{5}{)}$       $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^3$

 

 

${}_{16}S\underset{2}{)}\underset{8}{)}\underset{6}{)}$          $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^4$

 

 

${}_{17}\mathit{Cl}\underset{2}{)}\underset{8}{)}\underset{7}{)}$          $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^5$

 

 

${}_{18}\mathit{Ar}\underset{2}{)}\underset{8}{)}\underset{8}{)}$         $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^6$

 

Максимальна кількість електронів на третьому енергетичному рівні дорівнює \(18\), але у елементів третього періоду його заповнення не відбувається, тому що зовнішній електронний шар не може містити більше \(8\) електронів. 

 

У елементів четвертого періоду починається заповнення четвертого енергетичного рівня:

 

${}_{19}K\underset{2}{)}\underset{8}{)}\underset{8}{)}\underset{1}{)}$ — $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^1$;

 

${}_{20}\mathit{Ca}\underset{2}{)}\underset{8}{)}\underset{8}{)}\underset{2}{)}$ — $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^2$.

 

Повністю четвертий електронний шар заповнюється, як і в малих періодах, у інертного газу Криптону.