как определить число одиночных электронов в нормальном и возбужденном состоянии

Определяют исходя из электрической конфигурации рассматриваемого элемента.

Пишут его электрическую конфигурацию, строят энергетические уровни (s,p,d, f- орбиталям) и наглядным образом видят спаренные и неспаренные электроны.

К примеру:

Атом Алюминия +13 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 - в главном (невозбужденном) состоянии. На s-орбитали размещается 2 электрона, на p-орбитали - 6, на d-орбитали - 10, и на f-орбитали - 14.

Исходя из этого, мы видим, что все ячейки у нас заполнены, не считая 3p1 - на ней всего один электрон, причем неспаренный. Наполнение орбиталей проводится по правилу (закону Хунда). Это значит, что в каждой из орбиталей подслоя заполняется поначалу один электрон, а только после исчерпания незаполненных орбиталей на эту орбиталь добавляется 2-ой электрон.

В возбужденном состоянии, конфигурация видоизменяется

1s2 2s2 2p6 3s1 3p2 - 1 электрон перебежал с s-орбитали на свободную ячейку в p-орбитали. В итоге у нас на 3p -орбитали 2 неспаренных электрона и на 3s-орбитали, соответственно, еще один.

Если у элемента заполнены все подуровни (ячейки), то для него нет возбужденного состояния атома.