Configuration électronique des atomes multi-électrons

Le principe d'exclusion de Pauli, la règle de la multiplicité maximale de Hund et le principe d'aufbau peuvent être étendus pour envisager la configuration électronique de n'importe quel élément. Envisagez d'écrire la configuration électronique pour le sodium. La distribution des électrons du cœur dans le sodium est exactement celle de l'élément précédent, le néon.

L'électron de valence unique occupe l'orbitale 3s. Le néon appartient à la dix-huitième colonne du tableau périodique les gaz rares. Les configurations électroniques de ces éléments facilitent la représentation condensée de la configuration électronique pour d'autres éléments.

Pour tout élément, la configuration de l'électron central est la même que celle du gaz noble qui le précède dans le tableau périodique. La configuration électronique du sodium, par exemple, peut être écrite comme noyau de néon, 3s1. La configuration de l'électron central du potassium est 1s22s22p63s23p6, laissant un électron de valence.

Maintenant, est-ce que le dix-neuvième électron entre dans le sous-shell 3d? Rappelons que le sous-shell 4s a une capacité de pénétration substantielle, ce qui conduit souvent à avoir une énergie inférieure à celle du sous-shell 3d. Le principe d'aufbau, par conséquent, considérerait que le sous-shell 4s se remplit avant le sous-shell 3d.

Le noyau du gaz noble précédent, l'argon, est utilisé pour écrire la configuration condensée. Bien que ces principes fournissent un point de départ, les configurations électroniques réelles doivent être confirmées expérimentalement. Dans plusieurs éléments parmi les éléments de transition, les lanthanides et les actinides, les énergies orbitales sont dans un ordre relatif différent, et il se peut que le principe de l'aufbau ne soit pas entièrement respecté.

Dans les éléments de transition, les sous-shells 3d et 4s ont des énergies similaires. Le sous-shell 4s est souvent rempli complètement. Par exemple, dans scandium, la configuration électronique est argon core, 4s23d1.

En zinc, les sous-shells 4s et 3d sont remplies à leurs capacités maximales. Cependant, les états fondamentaux de certains métaux, tels que le chrome et le cuivre, ont occupé seuls les orbitales 4s. Le chrome est particulièrement remarquable parce que deux sous-shells sont partiellement remplies, ce qui s'écarte du principe d'aufbau.

À travers la série des lanthanides, s'étendant à travers le ceriumto lutétium, les sous-shells 6s et 4f ont des énergies similaires. La configuration électronique pour le noyau de xénon de neodymiumis, 6s24f4. Pendant ce temps, le cérium a une configuration électronique inhabituelle du noyau xénon, 6s24f15d1 parce que ses sous-shells 6s, 4f et 5d sont inhabituellement proches en énergie.