Калькулятор электронной конфигурации атома
Введите символ, название или порядковый номер элемента — например, Fe, железо или 26. Калькулятор запишет электронную конфигурацию основного состояния полностью и сокращённо через благородный газ, нарисует орбитальную схему и посчитает электроны по слоям и неспаренные электроны. Для исключений — хрома, меди и других — берутся экспериментальные конфигурации.
Работает в браузере: всё, что вы вводите, никуда не отправляется.
Как пользоваться
- Введите символ элемента, его название или порядковый номер.
- Выберите порядок подуровней: по заполнению или по слоям.
- Выберите, рисовать ли орбитальную схему для внешних подуровней, для всех или не рисовать.
- Скопируйте полную или сокращённую запись кнопками копирования.
Как это работает
Электроны заполняют подуровни по правилу Клечковского — по возрастанию n + l, а при равной сумме по возрастанию n:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p
На s-подуровне до 2 электронов, на p — 6, на d — 10, на f — 14. У двадцати элементов экспериментальная конфигурация отличается от этого порядка: Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, La, Ce, Gd, Pt, Au, Ac, Th, Pa, U, Np, Cm и Lr. Они перечислены в коде с измеренными конфигурациями и проверены тестами. В орбитальной схеме каждая ячейка — одна орбиталь: электроны сначала занимают ячейки по одному, затем спариваются (правило Хунда), отсюда и число неспаренных электронов.
Пример
Железо, Fe, Z = 26: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶, сокращённо [Ar] 4s² 3d⁶. По слоям 2; 8; 14; 2 электрона. На пяти орбиталях 3d шесть электронов — одна пара и четыре одиночных, поэтому у железа 4 неспаренных электрона.
Медь, Z = 29, — исключение: [Ar] 4s¹ 3d¹⁰ (по слоям [Ar] 3d¹⁰ 4s¹), а не [Ar] 4s² 3d⁹ по правилу.
Частые ошибки
- Ионы переходных металлов. Первыми уходят 4s-электроны: Fe²⁺ — это [Ar] 3d⁶, а не [Ar] 4s² 3d⁴.
- Остов тоже считается. [Ar] в сокращённой записи означает 18 электронов.
- Сверхтяжёлые элементы. Начиная с резерфордия (Z = 104) конфигурации — прогноз, а не измерение.
Частые вопросы
Как записывается электронная конфигурация?
Каждый подуровень — это номер слоя, буква (s, p, d или f) и число электронов в верхнем индексе. У железа 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶ — всего 26 электронов.
Что такое сокращённая запись?
Внутренние электроны, совпадающие с конфигурацией предыдущего благородного газа, заменяют его символом в квадратных скобках. Железо — [Ar] 4s² 3d⁶, потому что аргон даёт первые 18 электронов.
Почему хром и медь — исключения?
Наполовину или полностью заполненный d-подуровень особенно устойчив, а энергии 4s и 3d очень близки. Поэтому у хрома [Ar] 3d⁵ 4s¹ вместо 3d⁴ 4s², у меди [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ вместо 3d⁹ 4s² — это «провал электрона».
Какие элементы считаются исключениями?
Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, La, Ce, Gd, Pt, Au, Ac, Th, Pa, U, Np, Cm и Lr — для них берутся экспериментальные конфигурации основного состояния. Под результатом показано, что дало бы простое правило заполнения.
Писать 4s до или после 3d?
Встречаются оба варианта. По порядку заполнения (правило Клечковского) 4s идёт перед 3d; в справочниках и многих учебниках подуровни пишут по слоям — 3d перед 4s. Переключите настройку «Порядок подуровней».