Elektronenkonfiguration von Atomen mit mehreren Elektronen

Das Pauli'sche Ausschlussprinzip, die Hundsche Regel der maximalen Multiplizität und das Aufbauprinzip können erweitert werden, um die Elektronenkonfiguration eines beliebigen Elements vorzusehen. Stellen Sie sich die die Elektronenkonfiguration für Natrium vor. Die Kernelektronenverteilung in Natrium ist genau die des vorhergehenden Elements, Neon.

Das einzelne Valenzelektron besetzt das 3s Orbital. Neon gehört zur achtzehnten Gruppe des Periodensystems die Edelgase. Die Elektronenkonfigurationen dieser Elemente erleichtern die komprimierte Darstellung der Elektronenkonfiguration für andere Elemente.

Für jedes Element ist die Kernelektronenkonfiguration die gleiche wie die des vorhergehenden Edelgases im Periodensystem. Die Elektronenkonfiguration von Natrium, zum Beispiel, kann als Neonkern, 3s1, geschrieben werden. Die Kernelektronenkonfiguration von Kalium ist 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6, wobei ein Valenzelektron übrig bleibt.

Kann nun das neunzehnte Elektron die 3d Schale besetzen? Erinnern Sie sich, dass die 4s Unterschale eine beträchtliche Durchdringungsfähigkeit besitzt, was oft dazu führt, dass sie eine geringere Energie hat als die 3d Unterschale Das Aufbauprinzip würde also besagen, dass sich die 4s Unterschale vor der 3d Unterschale füllt. Der Kern des vorhergehenden Edelgases Argon, wird verwendet, um die kondensierte Konfiguration zu schreiben.

Obwohl diese Prinzipien einen Ausgangspunkt bieten, müssen die tatsächlichen Elektronenkonfigurationen experimentell bestätigt werden. In mehreren Elementen der Übergangselementen, Lanthanoide und Aktinide, sind die orbitalen Energien in einer anderen relativen Reihenfolge, und das Aufbauprinzip wird möglicherweise nicht vollständig befolgt. In den Übergangselementen, haben die 3d-und 4s-Unterschalen ähnliche Energien.

Die 4s Unterschale ist oft vollständig gefüllt. Zum Beispiel, in Scandium ist die Elektronenkonfiguration der Argon-Kern, 4s2 3d1. Bei Zink werden die 4s-und 3d Unterschalen bis zu ihrer maximalen Kapazität gefüllt.

Allerdings, besetzen die Grundzustände einiger Metalle, wie Chrom und Kupfer, einzeln 4s Orbitale. Chrom ist besonders bemerkenswert, weil zwei Unterschalen nur teilweise gefüllt sind, was von dem Aufbauprinzip abweicht. Über die Lanthanoiden-Reihe hinweg, haben vom Cerium bis Lutetium, die Unterschalen 6s und 4f ähnliche Energien.

Die Elektronenkonfiguration für Neodyms Xenon-Kern ist 6s2 4f4. Inzwischen hat Cerium eine ungewöhnliche Elektronenkonfiguration des Xenon-Kerns mit 6s2 4f1 5d1, da seine Unterschalen 6s, 4f und 5d sich energetisch ungewöhnlich nahe sin