Теорія:

Будь-яку орбіталь спрощено зображають квадратом:
 
квадрат_порожній.jpg
 
На кожній орбіталі може перебувати один або два електрони. Якщо на орбіталі міститься один електрон, то він неспарений. Два електрона на одній орбіталі називають спареними. Електрони на орбіталі рухаються навколо власної осі. Цей рух називається спіном. Рух електронів відрізняються напрямком руху — один електрон рухається за годинниковою стрілкою — має позитивний спін, інший — проти годинникової стрілки — має негативний спін.
Електрони на орбіталі зображають стрілкою. Неспарений електрон:
 
неспрарений електрон комірка.jpg
 
Спарені електрони позначають на орбіталі протилежно спрямованими стрілками:
 
комірка спарений електрон.jpg
 
Одною з найважливіших характеристик електрона є його енергія.
Величина енергії залежить від того, на якій відстані від ядра рухається електрон. Найменшу енергію має електрон, який розташовується найближче до ядра атома. По мірі віддалення від ядра енергія електрона збільшується.
Віддаль від ядра, на якій є найбільш імовірне перебування електрона, називають енергетичним рівнем.
Кількість енергетичних рівнів у електронній оболонці атома визначають за номером періоду, в якому міститься елемент.
Наприклад, Карбон — елемент \(2\) періоду, тому електрони в атомі цього елемента містяться на двох енергетичних рівнях. Кальцій — елемент \(4\) періоду, отже електрони в атомі цього елемента розташовані на чотирьох енергетичних рівнях.
 
Енергетичні рівні складаються з підрівнів, причому номер рівня вказує на кількість підрівнів. Наприклад, у першого рівня є один підрівень, у другого — два підрівня, у третього — три і т.д.
 
енергентичні рівні-повний.jpg
Розподіл електронів за енергетичними рівнями
  
Заповнення електронами енергетичних рівнів записується електронними формулами.
В атомі Гідрогену є один енергетичний рівень, на якому міститься один електрон:
 
неспрарений електрон комірка.jpg 
 
записується:
 
1s1, де на початку зазначається номер енергетичного рівня, далі вказується форма орбіталі і кількість електронів на ній.
 
Електронна формула.jpg
Електронна формула
 
Елемент Гелій має один енергетичний рівень, на якому містяться два електрони:
 
комірка спарений електрон.jpg
 
Електронна оболонка Гелію — 1s2.
В атомі Літію — три електрони. Елемент міститься у другому періоді, в його атомі — два енергетичні рівні. Оскільки перший рівень вмішує лише два електрони, третій електрон займе \(s\)-орбіталь другого енергетичного рівня:
 
літій.jpg
 
Формула електронної оболонки Літію: 1s22s1.
 
Енергетичні рівні нумерують, починаючи з найближчого до ядра.
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.
На першому енергетичному рівні містяться лише \(s\)-електрони. На другому енергетичному рівні — \(s-\) і \(p-\)електрони. На третьому енергетичному рівні — \(s-\), \(p-\) і \(d-\)електрони. На четвертому і наступних енергетичних рівнях — \(s-\), \(p-\), \(d-\) і \(f-\)електрони.