Электронные конфигурации кислорода
Краткий ответ
Кислород: $Z = 8$, значит 8 электронов.
$$\text{O: } 1s^2,2s^2,2p^4 \quad\text{или}\quad [\text{He}],2s^2,2p^4$$
Графически (по орбиталям):
| 1s | 2s | 2p | 2p | 2p |
|---|---|---|---|---|
| ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑ | ↑ |
Два неспаренных электрона — отсюда характерная валентность II и степень окисления −2.
Как это получается — по шагам
- Число электронов = заряд ядра. У кислорода $Z = 8$, значит заполняем 8 электронов.
- Порядок заполнения (принцип Ауфбау): $1s \to 2s \to 2p$. Ёмкость подоболочки: $s$ — 2 электрона, $p$ — 6.
- Раскладываем 8 электронов:
- $1s$ — 2 электрона → $1s^2$ (осталось 6);
- $2s$ — 2 электрона → $2s^2$ (осталось 4);
- $2p$ — 4 электрона → $2p^4$.
- Правило Паули: в одной орбитали не больше двух электронов с противоположными спинами (поэтому «↑↓»).
- Правило Хунда: внутри $2p$ сначала занимаем все три орбитали по одному электрону, и только потом спариваем. На 4 электрона: $↑↓\ ↑\ ↑$ — то есть одна пара и два одиночных.
Проверка
- Сумма электронов: $2 + 2 + 4 = 8$ — совпадает с $Z = 8$ ✔
- Число неспаренных электронов — 2 ✔ (сходится с формулами $\text{H}_2\text{O}$, $\text{CO}_2$, где кислород двухвалентен)
- Заполненных оболочек нет, внешний уровень — второй, до октета не хватает 2 электронов → в ионе $\text{O}^{2-}$ конфигурация $1s^2,2s^2,2p^6$ (как у неона) ✔
Тот же алгоритм работает для любого элемента: считаем электроны → заполняем по порядку $1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d\dots$ → распределяем по орбиталям по Паули и Хунду.
Обсуждение
2 сообщенияэлектронные конфигурации магния
Краткий ответ
Магний: $Z = 12$, значит 12 электронов.
$$\text{Mg: } 1s^2,2s^2,2p^6,3s^2 \quad\text{или}\quad [\text{Ne}],3s^2$$
По орбиталям:
| 1s | 2s | 2p | 2p | 2p | 3s | 3p | 3p | 3p |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | – | – | – |
Неспаренных электронов нет — все электроны спарены. Оба электрона внешнего уровня ($3s^2$) — валентные, отсюда постоянная степень окисления $+2$.
Ион магния: $\text{Mg}^{2+}: 1s^2,2s^2,2p^6 = [\text{Ne}]$ — оболочка неона, поэтому ионы $\text{Mg}^{2+}$ устойчивы.
Как это получается — по шагам
- Электронов столько же, сколько протонов: $Z = 12$ → 12 электронов.
- Заполняем по принципу Ауфбау ($1s \to 2s \to 2p \to 3s$):
- $1s^2$ — 2 электрона (осталось 10);
- $2s^2$ — 2 (осталось 8);
- $2p^6$ — 6 (осталось 2);
- $3s^2$ — 2 (осталось 0).
- Паули: в каждой орбитали максимум два электрона с противоположными спинами.
- Хунд: на $3p$ электронов не осталось, поэтому все три $3p$-орбитали пустые — до завершения уровня далеко, но магнию это «не мешает»: он легко отдаёт именно два $3s$-электрона.
Проверка
- Сумма электронов: $2+2+6+2 = 12$ — совпадает с $Z = 12$ ✔
- Период 3, группа IIA → внешняя оболочка $3s^2$ ✔
- Число валентных электронов 2 → степень окисления $+2$ (в $\text{MgO}$, $\text{MgCl}_2$) ✔
- При отдаче двух электронов получается конфигурация $[\text{Ne}]$ — завершённый второй уровень ✔
Сравнение с кислородом по той же схеме: у O заполнение обрывается на $2p^4$ (2 неспаренных электрона, неметалл), у Mg доходит до $3s^2$ (нет неспаренных, металл-восстановитель).
