Конфигурации иона скандия и экранирование

Низшая электронная конфигурация Sc — $[\mathrm{Ar}]4s^23d^1$. Это означает конфигурацию Ar с добавлением $4s^23d^1$.
A. Если удалить один электрон из основного электронного состояния Sc, то $\mathrm{Sc}^+$ окажется в одной из двух изображённых конфигураций: A — $[\mathrm{Ar}]4s^13d^1$, B — $[\mathrm{Ar}]4s^2$. Выразите их энергии через $\varepsilon_{4s},\varepsilon_{3d}$ (энергии орбиталей), $J_{4s,4s},J_{4s,3d},J_{3d,3d}$ (кулоновские интегралы) и $K_{4s,3d}$ (обменный интеграл).
B. Несколько значений этих интегралов в атомных единицах: $J_{4s,4s}=0{,}303$, $J_{4s,3d}=0{,}150$, $K_{4s,3d}=0{,}002$. Почему $J_{4s,4s}>J_{4s,3d}$ согласуется с нашими ожиданиями?
C. Для $\mathrm{Sc}^{2+}$ измеренная разность энергий конфигураций $[\mathrm{Ar}]4s^1$ и $[\mathrm{Ar}]3d^1$ равна $\varepsilon_{4s}-\varepsilon_{3d}=0{,}1164$. При переходе от $\mathrm{Sc}^{2+}$ к $\mathrm{Sc}^+$ используйте приведённые численные значения $\varepsilon,J,K$, чтобы определить, какая из конфигураций $[\mathrm{Ar}]4s^13d^1$ и $[\mathrm{Ar}]4s^2$ имеет низшую энергию. Какая конфигурация устойчивее?
D. Рассмотрим высокоспиновое и низкоспиновое состояния $\mathrm{Sc}^+$ в конфигурации $[\mathrm{Ar}]4s3d$. Вычислите энергии изображённых конфигураций C и D через соответствующие обозначения.
E. Какая конфигурация, C с высоким спином или D с низким спином, устойчивее? Численный расчёт не нужен. Почему?
F. Ответы на A и B удивительны, поскольку у изоэлектронного атома Ca низшим является состояние $[\mathrm{Ar}]4s^2$. Предложите объяснение, почему основное состояние Ca относится к $[\mathrm{Ar}]4s^2$, а у $\mathrm{Sc}^+$ — к $[\mathrm{Ar}]4s^13d^1$.
G. В A и B даны численные значения некоторых кулоновских и обменных интегралов. Без компьютера нельзя получить численные значения $J,K$, но можно предсказать, какой из двух интегралов больше. Все интегралы описывают межэлектронное отталкивание и положительны. Для каждой пары укажите, какой интеграл больше, и кратко объясните: $J_{1s,2s}$ и $J_{1s,4s}$; $J_{1s,1s}$ и $J_{1s,2s}$; $J_{1s,1s}$ и $J_{10s,10s}$; $K_{2s,2p_z}$ и $K_{2p_x,2p_z}$; $J_{2s,2s}$ и $K_{2s,2s}$.