Квантова механіка
Електронна конфігурація калію описується рівнянням Шредінгера. Воно пов'язує потенційну енергію взаємодії ядра і електронів, а також величину відштовхування між частинками, мають однаковий заряд. Квантова механіка користується постулатами даного рівняння, пояснюючи наявність у кожного енергетичного рівня певного енергетичного запасу.
Многоэлектронние атоми
Електронна конфігурація калію записується з урахуванням принципу заборони Паулі. Враховуючи особливості хвильової природи електронів, він припустив, що кожна негативна частка розташовується на «орбіталі», тобто володіє певним просторовим існуванням. Що стосується многоэлектронного атома, до яких відноситься калій, на кожній орбіталі не може розташовуватися більше двох електронів. В результаті було виділено чотири квантових числа, що характеризують стан електрона в розглянутий часовий проміжок.
Правило Клечковского
Електронна конфігурація калію складається на основі правила, виведеного Клечковским. Розглянемо його докладніше. В залежності від того, на якій орбіталі розташовуються електрони, вони володіють певним запасом енергії. Спочатку йде розподіл частинок, що мають менший запас енергії. В якості основної енергетичної характеристики для електрона виступає головне квантове число, відповідне номеру періоду. У многоэлектронном атомі відбувається не тільки притягання до ядра електронів, але і відштовхування їх між собою. При збільшенні сумарного спина частинок відбувається зменшення енергії електронної оболонки, зростає кількість електронів, що володіють однаковою орієнтацією власних моментів руху. Подібна залежність у квантовій хімії називається правилом Хунда.На основі цих двох правил і складається електронна конфігурація атома калію. Атомні спектри дають можливість визначити основний стан електронів, тобто виявити ті частинки, які володіють мінімальним енергетичним запасом. Суть побудови електронної формули для многоэлектронного атома калію досить проста: електронна система повинна володіти мінімальною енергією, відповідати принципу заборони Паулі.
Приклади розподілу електронів по енергетичним рівням
Перш ніж розглядати, яка електронна конфігурація іона калію, наведемо прості приклади. В атомі водню-ядро містить один позитивний протон. Навколо ядра по орбіті обертається один електрон. В основному стані електронна формула водню має наступний вигляд: 1s. Розглянемо особливості орієнтації спина у цього електрона. Згідно з правилом Хунда, він сонаправлен зі спіном ядра. Для гелію, має другий порядковий номер у таблиці елементів, два електрона розташовують на одній орбіталі. Кожен з них володіє 1/2 спина, має різний напрям обертання. У елементів другого енергетичного рівня з'являється дві оболонки, кожна володіє своїм запасом енергії. Калій є елементом системи елементів четвертого періоду, тому у нього чотири електронних рівня, кожен з яких містить різні види підрівнів. В нормальному стані атом цього лужного металу має наступну конфігурацію: 1s22s22p63s23p64s1. Електронна конфігурація іона калію має відмінності від атома. На зовнішньому енергетичному рівні металу розташовується один валентний електрон. Так як калій проявляє відновні властивості, під час взаємодій з іншими атомами він віддає валентний електрон, перетворюється на позитивний іон (катіон), що має наступну електронну конфігурацію: 1s22s22p63s23p64s0.