Электронные конфигурации атомов. 
Принцип минимальной энергии. 
Принцип Паули. 
Правило Гунда

При заполнении орбиталей электронами в многоэлектронных атомах действует ряд закономерностей, важнейшими из которых являются три: принцип минимальной энергии, принцип Паули и правило Гунда.

Принцип минимальной энергии заключается в том, что электроны заполняют орбитали в порядке возрастания энергии в А-последовательности. Иными словами, каждый последующий электрон, попадающий в систему орбиталей данного атома, заполняет очередную свободную или наполовину заполненную орбиталь с наименьшей энергией.

Принцип Паули состоит в том, что в атоме нет и не может быть даже двух электронов с одинаковым набором квантовых чисел. Вследствие справедливости принципа Паули возникают заполненные орбитали.

Действительно, если орбиталь имеет определенный набор квантовых чисел п, /, /тг₇, то у нее кроме них есть еще спиновое число т₅, которое у электрона может принимать два значения (+½ и -½). Поэтому на каждой орбитали могут находиться два и только два электрона с противоположными спинами. После размещения на орбитали двух электронов она становится заполненной.

Правило Гунда (автор — немецкий физик Фридрих Гунд (1896—1997)) определяет последовательность заполнения электронами орбиталей данного подуровня таким образом, чтобы при этом суммарный спин системы был максимальным: = тах. В этом случае сильнее взаимодействие их суммарного магнитного момента с магнитным моментом ядра, и соответственно более стабильным является их энергетическое состояние. Поэтому орбитали подуровня сначала заполняются электронами поодиночке. Правило Гунда запрещает одновременное наличие на данном подуровне полностью заполненных и полностью свободных орбиталей.

Правило Гунда действует в системах изолированных атомов, целых молекул и всех ионов наряду с принципом минимальной энергии и принципом Паули. Использование этих закономерностей делает Л-последовагельность более информативной. Распределение электронов по орбиталям конкретного атома называется электронной формулой атома.

Электронная формула атома — запись последовательности расположения его орбиталей с указанием количества занимающих их электронов. Применяются две формы записи — полная и сокращенная. Полная запись содержит описание заполнения всех орбиталей, а сокращенная — подробное описание только орбиталей, следующих за системой орбиталей предшествующего данному элементу инертного газа.

Пример. Полная электронная формула атома углерода, имеющего 6 электронов, имеет вид С: 15²25²2р², сокращенная — |Не]2р²; полная электронная формула иона хлора С1, имеющего 18 электронов, имеет вид С1 :1,$²2 $²2р⁶3 $²3р⁶, сокращенная — [Ые]35²3/?⁶.

Рассмотренные правила являются справедливыми для всех химических элементов до скандия ₉₁8с. Для более сложных атомов возможны индивидуальные отклонения, вызванные тем, что на характер квантово-механического движения электронов влияет увеличение размера орбиталей и их взаимное влияние.

В приложении в табл. П1 приведены электронные конфигурации внешних энергетических оболочек невозбужденных атомов химических элементов, не подчиняющихся правилу Клечковского.