Configuração Eletrónica de Átomos com Múltiplos Eletrões

O princípio de exclusão Pauli, a regra de Hund da máxima multiplicidade, e o princípio aufbau pode ser alargado para prever a configuração de elétrons de qualquer elemento. Consideremos escrever a configuração de elétrons para o sódio. O núcleo da distribuição de elétrons no sódio é exatamente a do elemento anterior, o néon.

O eletrão de valência única ocupa a esfera orbital dos 3s. O néon pertence à décima oitava coluna da tabela periódica os gases nobres. As configurações de elétrons destes elementos facilitam a representação condensada da configuração de elétrons para outros elementos.

Para qualquer elemento, a configuração de elétrons do núcleo é a mesmo que a do gás nobre que a precede na tabela periódica. A configuração de elétrons do sódio, por exemplo, pode ser escrita como núcleo de néon, 3s1. A configuração central de elétrons do potássio é 1s22s22p63s23p6, deixando um eletrão de valência.

Agora, o décimo nono eletrão entra na subcamada 3d, recorde-se que a subcamada dos 4s tem uma capacidade substancial de penetração, o que muitas vezes leva a que tenha uma energia mais baixa do que a subcamada 3d. O princípio aufbau, portanto assegura que a subcamada 4s se preenche antes da subcamada 3d. O núcleo do gás nobre precedente, o argônio, é utilizada para escrever a configuração condensada.

Embora estes princípios constituam um ponto de partida, as configurações de elétrons reais devem ser confirmadas experimentalmente. Em vários elementos entre os elementos de transição, as lantanídeas, e as actinídeas, as energias orbitais estão numa ordem relativa diferente, e o princípio aufbau pode não ser completamente seguido. Nos elementos de transição, as subcamadas 3d e 4s têm energias semelhantes.

A subcamada dos 4s é muitas vezes preenchida por completo. Por exemplo, no escândio, a configuração dos elétrons é um núcleo de argônio, 4s23d1. No zinco, as subcamadas 4s e 3d são preenchidas até às suas capacidades máximas.

No entanto, o estado do solo de alguns metais, como o crómio e o cobre, têm ocupado isoladamente orbitais de 4s. O crómio é particularmente notável porque duas subcamadas estão parcialmente preenchidas, o que se desvia do princípio aufbau. Em toda a série Lantanídea, estendendo-se através do cério até ao lutécio, as subcamadas 6s e 4f têm energias semelhantes.

A configuração de elétrons para o núcleo de neodímio xénon, 6s24f4. Entretanto, o cério tem uma configuração de elétrons invulgar de núcleo de xénon, 6s24f15d1 porque as suas subcamadas 6s, 4f, e 5d são invulgarmente próximas em energia.