Cấu hình electron của 20 nguyên tố đầu

Ở trạng thái cơ bản, electron được phân bố theo các nguyên tắc: 1. **Nguyên lí vững bền:** electron chiếm orbital có mức năng lượng thấp trước. 2. **Nguyên lí Pauli:** mỗi orbital chứa tối đa hai electron có spin ngược nhau. 3. **Quy tắc Hund:** trong cùng một phân lớp, electron phân bố độc thân vào các orbital trước rồi mới ghép đôi. Với 20 nguyên tố đầu, thứ tự mức năng lượng cần dùng là: $$1s\rightarrow2s\rightarrow2p\rightarrow3s\rightarrow3p\rightarrow4s.$$

**Bước 1:** Xác định số electron. Với nguyên tử trung hòa, số electron bằng $Z$. **Bước 2:** Viết thứ tự các phân lớp theo chiều tăng mức năng lượng. **Bước 3:** Điền electron vào từng phân lớp đúng sức chứa cho đến electron cuối cùng. Số mũ bên phải kí hiệu phân lớp cho biết số electron trong phân lớp đó. Tổng các số mũ phải bằng tổng số electron.

Ví dụ, nitrogen có $Z=7$ và cấu hình $1s^2\,2s^2\,2p^3$. - AO 1s và 2s đều có hai electron spin ngược nhau. - Ba electron của 2p phân bố độc thân vào ba AO p trước khi ghép đôi. Cách biểu diễn này đồng thời cho thấy nguyên lí Pauli và quy tắc Hund.

Electron lớp ngoài cùng thường quyết định tính chất hóa học cơ bản của nguyên tố: - 8 electron lớp ngoài cùng: khí hiếm, rất bền; riêng He có 2 electron. - 1, 2 hoặc 3 electron lớp ngoài cùng: thường là kim loại; ngoại lệ trong phạm vi đầu bảng gồm H, He, B. - 5, 6 hoặc 7 electron lớp ngoài cùng: thường là phi kim. - 4 electron lớp ngoài cùng: có thể là kim loại hoặc phi kim. Để đếm electron lớp ngoài cùng, chọn lớp có số $n$ lớn nhất đang chứa electron.