Elektronenconfiguratie van multi-elektronenatomen

Het Pauli-uitsluitingsprincipe, Hund's regel van maximale multipliciteit en het aufbau-principe kunnen worden uitgebreid om de elektronenconfiguratie van elk element voor te stellen. Overweeg om de elektronenconfiguratie voor natrium te schrijven. De kernelektronenverdeling in natrium is precies die van het voorgaande element, neon.

Het enkele valentie-elektron bezet de 3s-orbitaal. Neon behoort tot de achttiende kolom van het periodiek systeem de edelgassen. De elektronenconfiguraties van deze elementen vergemakkelijken de gecondenseerde weergave van de elektronenconfiguratie voor andere elementen.

Voor elk element is de kernelektronenconfiguratie dezelfde als die van het edelgas dat eraan voorafgaat in het periodiek systeem. De elektronenconfiguratie van natrium kan bijvoorbeeld worden geschreven als neonkern, 3s1. De kernelektronenconfiguratie van kalium is 1s22s22p63s23p6, waardoor er één valentie-elektron overblijft.

Gaat het negentiende elektron nu de 3D-subschil binnen? Bedenk dat de 4s-subschil een aanzienlijk penetrerend vermogen heeft, wat er vaak toe leidt dat deze een lagere energie heeft dan de 3D-subschil. Het aufbau-principe zou daarom inhouden dat de 4s-subschil vult voorafgaand aan de 3d-subschil.

De kern van het voorgaande edelgas, argon, wordt gebruikt om de gecondenseerde configuratie te schrijven. Hoewel deze principes een startpunt bieden, moeten de feitelijke elektronenconfiguraties experimenteel worden bevestigd. In verschillende elementen van de overgangselementen, lanthaniden en actiniden, bevinden de orbitale energieën zich in een andere relatieve volgorde, en het aufbau-principe wordt mogelijk niet volledig gevolgd.

In de overgangselementen hebben de subschillen 3d en 4s vergelijkbare energieën. De 4s-subschil is vaak volledig gevuld. In scandium is de elektronenconfiguratie bijvoorbeeld argonkern, 4s23d1.

In zink zijn de 4s en 3d subschillen tot hun maximale capaciteit gevuld. De grondtoestanden van sommige metalen, zoals chroom en koper, hebben echter enkelvoudige 4s-orbitalen bezetting. Chroom valt vooral op doordat twee subschillen gedeeltelijk gevuld zijn, wat afwijkt van het aufbau-principe.

Over de lanthanidenreeks, die zich uitstrekt door cerium tot lutetium, hebben de 6s en 4f subschillen vergelijkbare energieën. De elektronenconfiguratie voor neodymiumis xenonkern, 6s24f4. Ondertussen heeft cerium een ongebruikelijke elektronenconfiguratie van xenonkern, 6s24f15d1 omdat de 6s, 4f en 5d subschillen ongebruikelijk hetzelfde qua energie zijn.