حاسبة التوزيع الإلكتروني

تشغل الإلكترونات المستوى الفرعي الأدنى طاقةً الذي ما زال فيه مكان (مبدأ البناء). وتحدد قاعدة مادلونغ هذا الترتيب: تُملأ المستويات الفرعية بحسب تزايد قيمة n + l، وعند التساوي يُملأ أولاً المستوى ذو n الأصغر. هنا تمثل s وp وd وf القيم l = 0 و1 و2 و3. ويتسع المستوى الفرعي لعدد أقصى من الإلكترونات هو 2(2l + 1): إلكترونان في s، و6 في p، و10 في d، و14 في f.

ترتيب الملء هو: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p.

الاختصار بالغاز النبيل

تطابق الإلكترونات الداخلية في الذرة توزيع الغاز النبيل الذي يسبقها، فيمكن الاستعاضة عنها برمزه بين قوسين. فالحديد يُكتب [Ar] 3d⁶ 4s² بدلاً من 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s². أما الهيدروجين والهيليوم فلا يسبقهما غاز نبيل، ولذلك لا اختصار لهما.

العناصر التي تخالف ترتيب مادلونغ

لدى نحو عشرين عنصراً تختلف الحالة الأرضية المقيسة عن القاعدة البسيطة، وغالباً لأن مستوى d أو f نصف الممتلئ أو الممتلئ كلياً أكثر استقراراً بقليل. وتعتمد الحاسبة التوزيعات المقيسة لهذه العناصر.

القائمة الكاملة التي تعالجها الحاسبة هي: Cr وCu وNb وMo وRu وRh وPd وAg وLa وCe وGd وPt وAu وAc وTh وPa وU وNp وCm وLr. أما العناصر من 104 إلى 118 فلم تُقَس حالاتها الأرضية بعد، لذلك تطبق الحاسبة عليها ترتيب مادلونغ البسيط وتنبّه إلى ذلك في صفحة النتيجة.

إلكترونات التكافؤ

في الفئتين s وp تكون إلكترونات التكافؤ هي إلكترونات s وp الخارجية: للصوديوم 1، وللأكسجين 6، وللنيون 8. أما العناصر التي لا تحمل إلكترونات p خارجية في المجموعات من 3 إلى 12 والفئة f، فتُحتسب أيضاً إلكترونات d في الغلاف الذي يسبق الأخير: للحديد 8 (3d⁶ 4s²)، وللنحاس 11، وللزنك 12. ولا تُحتسب إلكترونات f الداخلية. وتختلف الكتب في معاملة العناصر الانتقالية، فتحقق من الاصطلاح الذي يعتمده مقررك.

مخطط الأفلاك

يعرض المخطط المستوى الفرعي الأخير بحسب ترتيب الملء في صف من المربعات، مربع لكل فلك (1 للمستوى s، و3 للمستوى p، و5 للمستوى d، و7 للمستوى f). وبحسب قاعدة هوند، يتلقى كل فلك سهماً واحداً إلى الأعلى قبل أن يتلقى أي فلك سهماً ثانياً معاكساً.