Elektronenkonfiguration
Die Elektronenkonfiguration gibt die Verteilung der Hüllenelektronen eines Atoms auf verschiedene Energiezustände bzw. Aufenthaltsräume (Orbitale) an.Zwei Elektronen in der Hülle eines Atoms müssen sich in mindestens einer ihrer Quantenzahlen (Pauliprinzip) unterscheiden.
- Die Hauptquantenzahl n bestimmt die Hauptenergiestufe, die so genannte Schale. Die äußerste von Elektronen besetzte Schale bestimmt die Periode des Elements im Periodensystem. Die Schalen werden von 1 beginnend durchnummeriert oder mit den Buchstaben K, L, M, N ... bezeichnet.
- Die maximale Anzahl der Elektronen in den einzelnen Schalen ergibt sich aus der Formel 2·n².
- Somit ergeben sich für die einzelnen Schalen:
- K-Schale (n=1) = 2 Elektronen
- L-Schale (n=2) = 8 Elektronen
- M-Schale (n=3) = 18 Elektronen
- N-Schale (n=4) = 32 Elektronen
- O-Schale (n=5) = 50 Elektronen
- Die Nebenquantenzahl l, der Drehimpuls, unterteilt die Schale in Unterschalen. Die Schale n besitzt genau n Unterschalen, nummeriert von 0 bis (n-1) oder mit den Buchstaben s, p, d, f, g, h ... bezeichnet.
- Die magnetische Quantenzahl m unterteilt jede Unterschale in 2l + 1 Orbitale, nummeriert von -l bis +l.
- In jedem Orbital können sich zwei Elektronen aufhalten, die sich in ihrem Spin unterscheiden.
2p | ||
---|---|---|
↑↓ | ↑↓ | ↑ |
Elektronen in verschiedenen Orbitalen haben unterschiedliche Energieniveaus. Die Hüllenelektronen besetzen immer das freie Orbital mit dem niedrigsten Energieniveau. Die Schalen werden in der Reihenfolge 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s ,5f, 6d besetzt. Von dieser Regel gibt es zwei Ausnahmen: Bei Lanthan (57La) besetzt zuerst ein Elektron ein Orbital der 5d-Unterschale bevor 4f aufgefüllt wird, bei Actinium (89Ac) besetzt entsprechend ein Elektron 6d bevor 5s aufgefüllt wird. Die Elektronen besetzen zuerst leere Orbitale innerhalb einer Unterschale:
Bor (5B): 1s22s2p1
1s | 2s | 2p | ||
↑↓ | ↑↓ | ↑ |
Stickstoff(7N): 1s22s2p3
1s | 2s | 2p | ||
↑↓ | ↑↓ | ↑ | ↑ | ↑ |
Sauerstoff(8O): 1s22s2p4
1s | 2s | 2p | ||
↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑ | ↑ |
Bei den Edelgasen hat die äußerste Schale 8 Elektronen (ausgenommen die 1. Schale), d.h. s und p sind voll besetzt:
Neon (10Ne): 1s22s2p6
Die Schreibweise wird nun weiter verkürzt, indem man die Unterschalen des vorangegangenen Edelgases weglässt und das Elementsymbol in Klammern voranstellt, z.B bei Silizium (14Si):
Aus 1s22s2p63s2p2
wird (Ne) 3s2p2
Periodensystem (Elektronenkonfiguration)
Periode | Schale | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 1s | H | 1 | He
| 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | 2s | Li
| 1
| Be | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2p | B
| 1
| C
| 2
| N
| 3
| O
| 4
| F
| 5
| Ne
| 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | 3s | Na
| 1
| Mg | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3p | Al
| 1
| Si
| 2
| P
| 3
| S
| 4
| Cl
| 5
| Ar
| 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | 4s | K
| 1
| Ca | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3d | Sc
| 1
| Ti
| 2
| V
| 3
| Cr
| 5
| Mn
| 5
| Fe
| 6
| Co
| 7
| Ni
| 8
| Cu
| 10
| Zn | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
4p | Ga
| 1
| Ge
| 2
| As
| 3
| Se
| 4
| Br
| 5
| Kr
| 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | 5s | Rb
| 1
| Sr | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4d | Y
| 1
| Zr
| 2
| Nb
| 4
| Mo
| 5
| Tc
| 6
| Ru
| 7
| Rh
| 8
| Pd
| 10
| Ag
| 10
| Cd | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
5p | In
| 1
| Sn
| 2
| Sb
| 3
| Te | 4 | I | 5
| Xe
| 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | 6s | Cs
| 1
| Ba | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4f | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5d | La
| 1
| Hf
| 2
| Ta
| 3
| W
| 4
| Re
| 5
| Os
| 6
| Ir
| 7
| Pt
| 9
| Au
| 10
| Hg | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
6p | Tl
| 1
| Pb
| 2
| Bi
| 3
| Po
| 4
| At
| 5
| Rn
| 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 | 7s | Fr
| 1
| Ra | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5f | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6d | Ac
| 1
| Rf
| 2
| Db
| 3
| Sg
| 4
| Bh
| 5
| Hs
| 6
| Mt | 7 | Ds | 8 | Rg | 9 | Uub | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
7p | Uut | 1 | Uuq | 2 | Uup | 3 | Uuh | 4 | Uus | 5 | Uuo | 6 |
Periode | Schale | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lanthanoide | 6 | 6s | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |||||||||||||||||||||||||||||
4f
| Ce
| 2
| Pr
| 3
| Nd
| 4
| Pm
| 5
| Sm
| 6
| Eu
| 7
| Gd
| 7
| Tb
| 9
| Dy
| 10
| Ho
| 11
| Er
| 12
| Tm
| 13
| Yb
| 14
| Lu
| 14 | |||||||||||||||||
5d | 1 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6p | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Actinoide | 7 | 7s | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |||||||||||||||||||||||||||||
5f
| Th
|
| Pa
| 2
| U
| 3
| Np
| 4
| Pu
| 5
| Am
| 6
| Cm
| 7
| Bk
| 8
| Cf
| 9
| Es
| 10
| Fm
| 11
| Md
| 12
| No
| 13
| Lr
| 14 | |||||||||||||||||
6d | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||
7p |