BUDOWA ATOMU
Rozwój teorii atomistycznej
John Dalton - początek XIX wieku
Założenia:
1. Wszystkie substancje składają się z niezmiernie małych,
niepodzielnych cząstek zwanych atomami, zachowujących swoją
indywidualność we wszystkich przemianach chemicznych.
2. Atomy danego pierwiastka są identyczne pod każdym względem
(np. mają jednakową masę). Atomy różnych pierwiastków różnią się
swoimi właściwościami.
3. Związki chemiczne powstają wskutek łączenia się atomów różnych
pierwiastków w określonych i stałych stosunkach liczbowych. Masy
atomów nie ulegają zmianie w czasie reakcji chemicznej.
Czy wszystkie założenia są słuszne???
Doświadczenie J.J. Thomsona  1897 rok
Pierwszy dowód istnienia wewnętrznej struktury atomu  odkrycie elektronu.
Badania nad promieniami katodowymi emitowanymi w warunkach próżniowych.
Stwierdzenie istnienia ujemnie
naładowanych cząstek, które
są identyczne niezależnie od
materiału, z którego wykonano
katodę.
Wyznaczenie stosunku
ładunku elektronu do jego
masy e/m = 1,7588 x 108 C/g
Eksperymenty Roberta Millikana (1913 rok)
Wyznaczenie ładunku elektronu - 1.6220 x 10-19 C
(najmniejszy ładunek jaki udało się wykryć, wszystkie inne ładunki
stanowią wielokrotność tego ładunku  dlatego został nazwany ładunkiem
elementarnym)
Na podstawie tych i poprzednich badań wyznaczono masę elektronu, która
wynosi - 9.109 x 10-28 g
Hipoteza dotycząca rozmieszczenia elektronów w jądrze atomowym
Atom obojętny elektrycznie  powinien
zawierać ładunek dodatni równoważący
ujemne ładunki elektronów .
Gdzie te ładunki mogą być zlokalizowane ???
- model  ciasta z rodzynkami
Badania Ernesta Rutherforda (1908 rok)
Bombardowania cząstkami alfa (ą) cienkiej folii platynowej
Rys. 1.9 str 7 Atkins1
Wyjaśnienie obserwowanych efektów  atom zawiera gęste, niemal
punktowe dodatnio naładowane jądro, otoczone przez wielki niemal pusty
obszar, w którym rozmieszczone są elektrony.
Jądrowy model atomu
1. Atomy są zbudowane z cząstek subatomowych (elektrony, protony,
neutrony).
2. Protony i neutrony tworzą zwarte, centralne ciało zwane jądrem
atomowym.
3. Elektrony tworzą w przestrzeni chmurę otaczającą jądro.
Elektron, proton i neutron  podstawowe właściwości
Cząstka Symbol A
adunek Masa [g]
Elektron e- -1 9,109 x 10-28
Proton p +1 1,673 x 10-24
Neutron n 0 1,675 x 10-24
Rozmiary atomu i jądra atomowego
Cząstka Szacowany rozmiar
Atom 10-10 m
Jądro atomowe 10-14  10-15 m
Elektron 10-15 m
Czy to wszystko co wiemy o budowie atomu???
Jakie znamy cząstki elementarne???
Cząstkami elementarnymi nazywamy wszystkie cząstki, które są
niezbędne do wyjaśnienia własności wszystkich form materii.
Model Standardowy zakłada istnienie:
- 12 cząstek, z których złożona jest materia  fermiony,
- 12 cząstek, które są odpowiedzialne za przenoszenie oddziaływań
między innymi cząstkami  bozony.
Od czego zależą właściwości atomu???
Właściwości jądra zależą od ilości protonów i neutronów.
Liczba protonów określa ładunek elektryczny jądra oraz decyduje o tym
jakiego rodzaju pierwiastka jest dany atom.
Układ i ilość elektronów wokół jądra decyduje o przebiegu reakcji
chemicznych z udziałem danego atomu.
Ilość neutronów może wpływać na trwałość jądra atomowego i mieć
znaczenie np. w reakcjach jądrowych.
LICZBA ATOMOWA I LICZBA MASOWA
Atom w normalnym stanie jest elektrycznie obojętny
liczba ładunków elementarnych w jądrze = liczbie elektronów
(liczba protonów = liczbie elektronów)
Liczba atomowa (Z)  liczba dodatnich ładunków elementarnych
w atomie
Liczba masowa (A) - liczba nukleonów w jądrze atomowym (czyli suma
protonów i neutronów)
A
Nukleony  cząstki
jądra atomowego
X
Z
(protony, neutrony)
4 16
Np. He O
2 8
IZOTOPY
Izotopy  atomy o jednakowej liczbie atomowej (należące do tego
samego pierwiastka), lecz o różnej liczbie masowej  ta sama liczba
protonów, różna liczba neutronów
1 2 3
Udział: 99,985% - 0,015% - 10-16%
H D T
1 1 1
16 17 18
Udział: 99,759% - 0,037% - 0,204%
O O O
8 8 8
35 37
Udział: 75,53% - 24,47%
Cl Cl
17 17
Właściwości izotopów tego samego pierwiastka są niemal identyczne.
Większość pierwiastków posiada izotopy.
Mieszanina izotopów danego pierwiastka występującego w przyrodzie
zachowuje zazwyczaj stały skład.
Nuklidy  atomy poszczególnych izotopów
Istnienie izotopów wykazano doświadczalnie na początku XX wieku
za pomocą spektrometru mas
Rys str 11 Atkins1
MASA ATOMOWA
W celu ułatwienia porównywania mas nuklidów pochodzących od różnych
pierwiastków przyjęto jednostkę tzw. względnej masy atomowej (jednostka
masy atomowej  j.m.a. - [u]  unit), która wynosi 1/12 część masy nuklidu
lżejszego izotopu węgla.
Względna masa atomowa  to liczba określająca ile razy masa atomu
danego izotopu jest większa od 1/12 masy atomu węgla 12C.
Średnia względna masa atomowa (masa atomowa)  średnia ważona
względnych mas atomowych poszczególnych izotopów tego samego
pierwiastka.
Do obliczenia masy atomowej potrzebne są dane dotyczące:
a) względnych mas atomowych poszczególnych izotopów,
b) zawartości tych izotopów.
Przykład:
Węgiel
12
udziały poszczególnych izotopów  C  0,989; 13C  0,011
12
Względna masa atomowa - C  12,000000; 13C  13,003355
Średnia względna masa atomowa  Ar
Ar = 0,989 " 12,000000 + 0,011 " 13,003355 = 12,011
Masa cząsteczkowa  liczba określająca ile razy masa danej cząsteczki jest
większa od 1/12 masy atomu węgla 12C.
Masa molowa  masa jednego mola materii (jednostka np. - g/mol).
Masa atomowa i masa cząsteczkowa dotyczą pojedynczego indywiduum,
natomiast masa molowa określonej ich ilości.
Modele budowy jądra atomowego
Model kroplowy
Ten model zakłada, że nukleony w jądrze zachowują się w podobny sposób
jak cząsteczki w kropli cieczy  dlatego właściwości jądra powinne być
podobne do właściwości kropli cieczy.
Podobieństwa  jądro atomowe kształt kulisty, oddziaływanie jądrowe i siły
elektrostatyczne mogą odpowiadać siłą występującym w kropli cieczy (np.
lepkość, czy napięcie powierzchniowe.
Model ten nie wyjaśnia wszystkich zachodzących zjawisk.
Model powłokowy
Ten model jest podobny do modelu powłokowego układu elektronów
w atomie.
Zakłada, że nukleony poruszają się w polu jądra utworzonym przez inne
cząstki. Pole wytworzone przez nukleony zostało nazwane potencjałem
jądrowym (uśrednienie oddziaływań pomiędzy nukleonami).
Jądra atomowe o  wypełnionych powłokach są stabilniejsze niż jądra
sąsiednie.
Liczby protonów, neutronów dla których wypełnione są powłoki nazwano
liczbami magicznymi.
Liczby magiczne dla protonów i neutronów to: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126.
Trwałość jąder atomowych
Znane jest około 270 trwałych nuklidów.
Liczba protonów Liczba neutronów Liczba trwałych
nuklidów
parzysta parzysta ponad 160
parzysta nieparzysta ponad 50
nieparzysta parzysta około 50
nieparzysta nieparzysta kilka
Jakie siły działają na nukleony w jądrze?
Siły odpychania elektrostatycznego między protonami, które znajdują się
w małych odległościach od siebie.
Jednak znamy jądra bardzo trwałe. Co równoważy ten efekt?
Siły przyciągania, które równoważą, a nawet przewyższają siły
odpychania - są to tzw. siły jądrowe  silne oddziaływania pomiędzy
nukleonami, którym podlegają niezależnie od ich ładunku elektrycznego.
Cecha charakterystyczną sił jądrowych  szybko zanikają w miarę
wzrostu odległości (nie przekraczają rozmiarów jądra).
Energia wiązania nukleonów w jądrze  defekt masy
Przykład:
Beryl  liczba atomowa  4; liczba masowa  9;
czyli jądro Be składa się z 4 protonów, 5 neutronów oraz 4 elektronów
Masa teoretyczna:
rodzaj i ilość masa [u]
cząstek
masa 4 elektronów 4 " 0,0005486 = 0,0021944
masa 5 neutronów 5 " 1,0072764 = 4,0291056
masa 4 protonów 4 " 1,0086650 = 5,0433250
masa całkowita = 9,0746250
Masa oznaczona eksperymentalnie (rzeczywista) wynosi  9,01218 [u]
Różnica: mteoret.  mrzecz. = 0,0624 [u] ???
Teoria względności Einsteina mówi, że w przyrodzie mogą zachodzić
procesy, w których masa układu może ulec zmianie nie tylko na skutek
wymiany substancji z otoczeniem, ale wskutek wymiany energii.
E = mc2
W analizowanym przypadku różnica masy wynosi 0,0624 [u].
1 mol berylu (ok. 9 g)  energia ok. 5,6 x 1012 J  co jest równoważne
energii powstałej ze spalenia ponad 168 ton węgla.
Defekt (deficyt) masy  różnica pomiędzy teoretyczną i rzeczywistą
masą atomu równoważna energii sił spajających jądro atomowe (energii
wiązania jądra).
Zależność energii wiązania nukleonów w jądrze
od liczby masowej pierwiastka
Rys. 2.1 str 32
Bielanski1
Zawartość neutronów w trwałych jądrach atomowych w zależności
od liczby atomowej pierwiastków
Małe liczby atomowej -
stosunek neutronów do
protonów (n/p) jest bliski 1
Rys. 2.2 str
33 Bielański
W przypadku wyższych
liczb atomowych stosunek
n/p nie przekracza 1,6
Przemiany jąder atomowych
Część jąder atomowych jest nietrwałych i może ulegać różnego rodzaju
przemianom jądrowym.
Przemiany jądrowe mogą być spowodowane oddziaływaniami wewnątrz
jąder atomowych lub oddziaływaniami z cząstkami elementarnymi (np.
neutronem).
Przemiany jądrowe można podzielić na:
1) reakcje syntezy - w tym przypadku z jąder lżejszych powstają jądra,
które posiadają większą liczbę atomową lub liczbę masową
2) reakcje rozpadu  liczby atomowe lub liczby masowe produktów są
mniejsze niż liczby atomowe lub liczby masowe produktów (dochodzi
do rozpadu jąder na mniejsze)
Jakie są cechy charakterystyczne reakcji jądrowej?
Jądra atomowe pierwiastków przekształcają się w jądra atomowe
innych pierwiastków, innych izotopów tego samego pierwiastka lub
przechodzą na inny stan energetyczny.
W reakcję jądrową są zazwyczaj zaangażowane cząstki
elementarne (np. protony, neutrony), a przebieg reakcji jest
związany z emisją bądz
uwolnieniem bardzo dużej ilości energii.
W przeciwieństwie do reszty reakcji chemicznych nie obserwuje się
wpływu temperatury lub ciśnienia na szybkość reakcji jądrowej.
Promieniotwórczość i rodzaje promieniowania
Zjawisko promieniotwórczości jest związane ze zdolnością jąder
atomowych do rozpadu promieniotwórczego, w wyniku którego
obserwuje się emisję promieniowania:
1) cząstek alfa (ą)
2) cząstek beta (�)  elektronów lub pozytonów
3) promieniowania gamma (ł) o wysokiej energii
Rozpad typu alfa (ą)
Reakcja jądrowa, której wynikiem jest powstanie lżejszego jądra
4
atomowego oraz emisja cząstki alfa  czyli jądra atomu helu He2+
2
A A-4 4
X Y + He2+
Z Z-2 2
238 234 4
U Th+ He2+
92 90 2
Rozpad typu (�)
Reakcja jądrowa, której wynikiem jest otrzymanie jądra atomowego o
liczbie atomowej o jeden większej lub mniejszej w stosunku do jądra
pierwotnego
Rozpad �-
W wyniku tej przemiany neutron zostaje zastąpiony protonem, dodatkowo
obserwuje się powstanie elektronu i antyneutrino elektronowego
A A
X Y + elektron + antyneutrino
Z Z+1
Rozpad �+
Wynikiem tego rozpadu jest w przeciwieństwie do poprzedniego
przypadku przemiana protonu w neutron, obserwuje się również
powstanie pozytonu i neutrino
A A
X Y + pozyton + neutrino
Z Z-1
Emisja promieniowania (ł)
Proces, w którym emitowane jest wyłącznie promieniowanie gamma
(promieniowanie elektromagnetyczne). Nie obserwuje się emisji innych
cząstek. Liczba atomowa i liczba masowa pierwiastka pozostaje bez
zmian. Zmienia się jedynie stan energetyczny jądra atomowego.
Może następować po rozpadzie alfa lub beta, po których jądro
znajduje się w stanie wzbudzonym i jest związane z powrotem jądra
atomowego do stanu podstawowego o niższej energii.
A A
X Y* + elektron + antyneutrino
Z Z+1
A A
Y* Y + ł
Z+1 Z+1
Szybkość rozpadu promieniotwórczego
Szybkość rozpadu nietrwałych jąder atomowych danego pierwiastka jest
proporcjonalna do ilości jeszcze nie rozłożonych atomów.
Szybkość rozpadu promieniotwórczego można przedstawić za pomocą
następującego równania:
N = - ("N / "t)
gdzie: N  liczba nierozłożonych atomów pierwiastka, "N  liczba
przedstawiająca ubytek atomów (ze względu na ich rozpad) w przedziale
czasu "t,   stała rozpadu promieniotwórczego.
Przekształcając powyższe równanie, możemy obliczyć liczbę atomów
N pozostającą po określonym czasie t:
N = N0 " e-t
gdzie: N0  początkowa liczba atomów pierwiastka radioaktywnego
Korzystając z przedstawionych wcześniej zależności można obliczyć
tzw. okres półtrwania izotopu promieniotwórczego  T1/2
Jest to czas, w którym ulega rozpadowi połowa ilości danego izotopu
Zakładając, że t = T1/2 oraz N = N0/2, otrzymujemy:
T1/2 = ln 2 / 
Okres półtrwania nie zależy od ilości początkowej izotopu.
Jest to wielkość używana do charakteryzowania szybkości rozkładu
promieniotwórczego.
Rys. 2.3 str 36
Bielan1
Wartości jakie może przyjmować okres półtrwania różnych nuklidów
wahają się w szerokich granicach, np.:
238 214
- 4,51 x 109 lat - 1,62 x 10-4 s
U Po
92 84
Reakcje łańcuchowe
Następuje rozszczepienie jąder atomowych w wyniku których
następuje emisja cząstek elementarnych biorących udział w rozpadzie
kolejnych jąder.
235
U + n X + Y + (2-3)n
92
gdzie: n-neutron, X, Y  jądra atomów powstałych podczas rozpadu
Liczby masowe produktów rozpadu przyjmują wartości od 72 do 161
(w produktach rozszczepienia uranu wykryto około 300 izotopów 37
różnych pierwiastków).
A
ańcuchowa reakcja rozpadu jąder uranu 235U.
Rys 2.9 str 47 Bielan1
Ruda uranowa zawiera 99,3% izotopu 238U  niezbędne wzbogacanie
Masa krytyczna 235U  ok. 20 kg
Rozszczepienie 1g izotopu 235U  energia powstała ze spalenia ok. 2500 kg
węgla
Szeregi promieniotwórcze
Wśród pierwiastków występujących
w przyrodzie wyróżnia się 3 szeregi
promieniotwórcze: uranowo-radowy
238
(wywodzący się od izotopu U),
uranowo-aktynowy (wywodzący się
235
od izotopu U) i torowy
232
(wywodzący się od izotopu Th).
Każdy szereg rozpoczyna się
nuklidem stosunkowo trwałym,
zanikającym wolniej niż inne nuklidy
stanowiące ogniwa szeregu i kończy
się nuklidem niepromieniotwórczym,
który nie ulega już dalszym
przemianom.
Szereg uranowo-radowy
ELEKTRONOWA
STRUKTURA ATOMU
Dwoista natura światła i elektronów
(dualizm korpuskularno-falowy)
Światło - promieniowanie elektromagnetyczne jest falą charakteryzowaną
przez częstość i amplitudę.
Częstość  liczba cykli
całkowitych zmian kierunku
fali
Jednostka  herc (Hz)
1 Hz = 1/s
Rys. 7.4 str
Częstość promieniowania
widzialnego  rząd 1014 Hz
282 Atkins
Światło:
zielone 5,7x1014 Hz,
lub
żółte 5,2x1014 Hz,
czerwone 4,3x1014 Hz
podobny
Zależność pomiędzy długością fali i częstością:
 " � = c
gdzie:   długość fali, �  częstość, c - prędkość
Rys. 7.3 a
Rys. 7.6
str 282
str 283
Atkins
Atkins
Teoria kwantowa Plancka
Mechanika klasyczna mówi o tym, że promieniowanie i materia mogą
mieć dowolną energię  nie tłumaczy to jednak wyników
eksperymentów dla małych obiektów takich jak elektrony.
Mechanika kwantowa  może wyjaśniać zachowanie takich obiektów.
Promieniowanie elektromagnetyczne przenosi energię w przestrzeni.
Światło jest emitowane nie w sposób ciągły, ale małymi porcjami, które
nazwano fotonami.
Energia fotonu jest proporcjonalna do częstości promieniowania:
E = h " �
gdzie: E  energia fotonu, �  częstość, h  stała Plancka
wartość h wynosi: 6,63 " 10-34 J " s
Z równania wynika, że im większa jest częstość i tym samym mniejsza
długość fali tym większą energię niosą fotony promieniowania.
Dlatego np. promieniowanie w zakresie nadfioletu jest bardziej
szkodliwe dla człowieka i może powodować poparzenia słoneczne.
Jeszcze większą energię mają fotony promieniowania rentgenowskiego.
Efekt fotoelektryczny
Rys. efekt
fotoelektryczny
z internetu
Emisja elektronów z metalu, na którego powierzchnię działa promieniowanie
elektromagnetyczne.
Emisja elektronów następuje przy określonej długości promieniowania
(dostatecznie duża energia fotonu, żeby nastąpiła emisja elektronu).
Gdy energia fotonów rośnie powyżej wartości progowej wzrasta
energia kinetyczna emitowanych elektronów.
Efekt Comptona
Charakter korpuskularny
Zderzenie fotonu ze swobodnym elektronem
Rys. 3.3. str 59
Bielan
Widmo emisyjne wodoru
Atom emituje promieniowanie tylko przy niektórych częstościach.
W atomie elektron może występować tylko w określonych stanach
energetycznych  poziomy energetyczne.
Przejściu elektronu z jednego poziomu na niższy towarzyszy emisja
energii odpowiadającej różnicy tych poziomów w postaci fotonu
promieniowania.
Energia takiego fotonu - E = h�
Rys. 7.9 str 286
Atkins
Hipoteza Louis a de Broglie a
Wszelka materia wykazuje właściwości falowe
 = h/mv = h/p
gdzie:   długość fali, h  stała Plancka, m  masa, v  prędkość, p - pęd
Zgodnie ze wzorem pęd fotonów (duża prędkość, mała masa) jest z reguły
mniejszy niż pęd elektronów (mniejsza prędkość, ale większa masa) 
dlatego fotonom odpowiadają większe długości fali niż elektronom
 w przypadku fotonów dostrzega się bardziej ich właściwości falowe,
a elektronów właściwości korpuskularne.
Davisson i Germer  eksperyment potwierdzający hipotezę de Broglie a
Elektrony ugięte na krysztale dają obraz dyfrakcyjny na płycie
fotograficznej. Obraz ten odpowiada wynikowi obliczeń wykonanych na
podstawie równania de Broglie a.
Rys. na str
289 góra
Atkins
Zasada nieoznaczoności Heisenberga
Nie można określić jednocześnie położenia (x) i pędu cząstki (p).
"x " "p e" h
Im dokładniejszy pomiar pędu, tym mniej dokładny pomiar położenia
cząstki i odwrotnie.
W rezultacie zamiast określać dokładne położenie cząstki zakłada się
istnienie określonego prawdopodobieństwa napotkania cząstki
w danym miejscu przestrzeni.
Gęstość prawdopodobieństwa napotkania elektronu (ń)
ń = W/dv
gdzie: W  prawdopodobieństwo, v  objętość
W = ń " dv ń = ń (x, y, z)  gęstość jest zależna od miejsca
+" ń " dv = 1 całka prawdopodobieństwa napotkania cząstki
v
w całej przestrzeni wynosi 1
Gęstość
prawdopodobieństwa
1s
Odległość
Funkcje falowe i równanie Schr�dingera
Równanie str. 64
Bielan
� (psi)  amplituda fali
x, y, z  współrzędne położenia elektronu w przestrzeni
E  całkowita energia elektronu
V  energia potencjalna elektronu
Rozwiązaniem równania Schr�dingera są funkcje, które umożliwiają
obliczenie kształtu fali związanej z dowolną cząstką.
Fale mogą występować tylko dla pewnych wartości energii  poziomy
energetyczne elektronów.
Kwadrat amplitudy fali elektronowej jest proporcjonalny do gęstości
prawdopodobieństwa znalezienia elektronu w danej objętości.
W = ń (x, y, z) " dv = [�(x, y, z)]2
Orbital  funkcja falowa będąca rozwiązaniem równania Schr�dingera dla
elektronu znajdującego się na jednej z powłok elektronowych.
O orbitalu mówimy, kiedy mamy na myśli obszar tzw.  chmury elektronowej ,
w którym prawdopodobieństwo napotkania elektronu jest bardzo duże (0,9).
Energia i kształt orbitalu zależą od energii oddziaływania elektromagnetycznego
z jądrem atomowym i pozostałymi elektronami oraz energii danego elektronu.
Dostarczenie dodatkowej energii z zewnątrz będzie skutkowało wzbudzeniem
elektronów (przeniesieniem ich na wyższy stan energetyczny) lub jonizacją
atomu (emisja elektronu).
Energia elektronu  liczby kwantowe
Główna liczba kwantowa  n
Określa energię elektronu  średnią odległość od jądra atomowego  tym
samym informuje o rozmiarze orbitalu.
Im wyższa wartość n, tym większa energia orbitalu i tym słabiej związany
elektron w atomie.
n = 1, 2, 3, 4& (oznaczenie  K, L, N, M& )
Orbitalna (poboczna) liczba kwantowa  l
Określa kształt orbitalu.
l - przyjmuje wartości od 0 do 1-n (oznaczenie  s, p, d, f& )
Magnetyczna liczba kwantowa  m
Informuje o orientacji przestrzennej orbitalu (określa kierunek).
Przyjmuje wartości od  l do l
Spinowa liczba kwantowa
Określa stan spinowy elektronowy (związana z ruchem wirowym)
Przyjmuje wartości -1/2 lub +1/2
Przykład:
Atom pierwiastka znajdującego się w 2 okresie układu okresowego
Głowna liczba kwantowa n = 1 i 2
Poboczna liczba kwantowa l = 0 (dla n = 1) i l = 0 i 1 (dla n = 2)
Magnetyczna liczba kwantowa m = 0 (dla n = 1) oraz m = 0 (dla n = 2 i l = 0)
oraz m = -1, 0, 1 (dla n = 2 i l =1)
Każdej wartości m odpowiada możliwość obsadzenia powłoki przez
2 elektrony o różnym spinie -1/2 lub +1/2.
Układ powłok, podpowłok i orbitali w atomie oraz ich powiązanie
z wartościami liczb kwantowych
Rys. 7.23 str 296 Atkins
Kształt orbitali
Orbital s
Rys z Bielańskiego od str 75
Orbitale p
Rys 3.11
3.13
3.14
Orbitale d
Schemat poziomów energetycznych w atomach wieloelektronowych
Rys. 3.21 str 87
Bielanski
Zasady rozbudowy powłok elektronowych
Przykład:
Brom  Br - liczba atomowa 35,
35
Na początku zapełniane są
4 okres, 17 grupa układu okresowego
orbitale o najniższej energii
Konfiguracja elektronowa
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5
(informacja dotyczy  typu orbitalu,
Rys. 3.22 str.
poziomu energetycznego podpowłoki
oraz liczby elektronów na podpowłoce)
88 Bielan
Schemat kolejności rozbudowy
powłok elektronowych
Zakaz Pauliego i Reguła Hunda
Zakaz Pauliego
1s 2s 2p
W atomie nie mogą występować atomy,
które nie różnią się przynajmniej jedną
B
liczbą kwantową.
C
Dowolny orbital może być obsadzony
przez najwyżej 2 elektrony.
Gdy elektrony zajmują ten sam orbital,
N
ich spiny muszą być sparowane.
O
Reguła Hunda
Orbitale o tej samej energii
przyporządkowywane są kolejnym
F
elektronom, tak aby liczba
niesparowanych elektronów była jak
największa.
Ne
Obsadzanie powłok elektronowych  metale bloku d
Stwierdzono, że w przypadku metali przejściowych atom ma mniejszą
energię jeżeli podpowłoka 3d jest zapełniona w połowie (d5) lub
całkowicie (d10). Dążenie do takiej konfiguracji objawia się
przeniesieniem jednego z elektronów z podpowłoki 4s, np.:
Cr  1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d5
24
Cu  1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d10
29
Podobną sytuację obserwujemy również dla innych pierwiastków, np.:
Pd - 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 4d10
46
Ag - 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s1, 4d10
47