Для того чтобы определить, какая из предложенных электронных конфигураций невозможна и почему, нужно рассмотреть правила заполнения атомных орбиталей электронами. Основные правила включают:
- Принцип наименьшей энергии (принцип Ауфбау): Электроны занимают орбитали в порядке возрастания их энергии.
- Принцип Паули: На одной орбитали (определяемой тремя квантовыми числами n, l и ml) могут находиться не более двух электронов, и они должны иметь противоположные спины.
- Правило Хунда: При заполнении орбиталей с одинаковой энергией электроны сначала занимают свободные орбитали с параллельными спинами, прежде чем начать спариваться.
Теперь рассмотрим каждую из предложенных конфигураций:
3s² 3p⁵:
Эта конфигурация возможна. Она соответствует атому хлора (Cl), у которого 17 электронов. Его электронная конфигурация будет: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵.
3s² 3p⁶ 3d¹¹:
Эта конфигурация невозможна. Орбиталь 3d может содержать максимум 10 электронов, так как у нее есть 5 подуровней, и на каждом подуровне может находиться максимум 2 электрона. Следовательно, 3d¹¹ невозможно.
5d¹ 4f¹¹:
Эта конфигурация возможна. Например, она может соответствовать атому эрбия (Er) в возбужденном состоянии. Эрбий имеет 68 электронов, и его основная электронная конфигурация будет 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹² 5s² 5p⁶ 5d¹ 6s².
4s² 4p³:
Эта конфигурация возможна. Она соответствует атому мышьяка (As), у которого 33 электрона. Его электронная конфигурация будет: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p³.
Таким образом, среди предложенных конфигураций 2. 3s² 3p⁶ 3d¹¹ является невозможной, поскольку орбиталь 3d может содержать максимум 10 электронов, а не 11.