Was ist Elektronenkonfiguration?

Die Elektronenkonfiguration bezieht sich normalerweise auf die Anordnung von Elektronen um den Kern eines Atoms in seinem Grundzustand, dem Zustand, in dem alle Elektronen des Atoms auf dem niedrigstmöglichen Energieniveau existieren. Die verschiedenen Energieniveaus, die die Elektronen einnehmen, werden oft als Hüllen bezeichnet, die den Atomkern umgeben. Jede Schale ist mit einer ganzen Zahl beginnend mit 1 bezeichnet. Je höher die Zahl der Schale ist, desto größer ist ihr Abstand vom Atomkern. Die Elektronen in jeder Schale existieren in Regionen, die Orbitale oder Unterschalen genannt werden und mit s, p, d und f bezeichnet sind.

Jede Elektronenhülle kann mit maximal 2n ² Elektronen besetzt werden, wobei "n" für die Hüllennummer steht. Die erste Hülle, die dem Kern am nächsten ist, enthält somit nur zwei Elektronen, die zweite acht, die dritte 18 und so weiter. Innerhalb einer Hülle kann jedes Orbital mit nicht mehr als zwei Elektronen besetzt sein.

Jede Schale enthält die gleiche Art von Orbitalen, die in der vorherigen Schale gefunden wurden, sowie eine neue Art von Orbital. Die erste Schale enthält nur ein s-Orbital, die zweite Schale enthält ein s-Orbital und drei p-Orbitale. Jedes dieser p-Orbitale kann zwei Elektronen aufnehmen, sodass die kombinierten p-Orbitale in einer Hülle bis zu sechs Elektronen aufnehmen können. Die dritte Schale hat ein s-Orbital, drei p-Orbitale und fünf d-Orbitale. Die sieben f-Orbitale treten zuerst in der vierten Schale auf, die auch ein s-Orbital, drei p-Orbitale und fünf d-Orbitale enthält. Orbitale jenseits der f-Orbitale existieren, werden aber selten diskutiert.

Eine Elektronenkonfigurationstabelle zeigt die Reihenfolge, in der die Orbitale in den Schalen gefüllt sind. Beispielsweise ist die Elektronenkonfiguration für das Element Natrium 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ¹ , was bedeutet, dass die 11 Elektronen von Natrium in der ersten, zweiten und dritten Elektronenschale vorhanden sind. Die s-Orbitale der ersten und zweiten Schale enthalten jeweils zwei Elektronen, und das p-Orbital der zweiten Schale hat sechs Elektronen. Das s-Orbital der dritten Schale enthält nur ein Elektron; seine drei p-Orbitale und fünf d-Orbitale sind nicht belegt.

Beim Schreiben einer Elektronenkonfigurationsnotation darf der hochgestellte Buchstabe, der eine Art von Orbital angibt, niemals höher sein als die maximale Anzahl von Elektronen, die diese Art von Orbital belegen können. Die Hochbuchstaben für s, p, d und f werden niemals höher als 2, 6, 10 bzw. 14 sein.

Muscheln und Orbitale mit niedrigerer Energie werden vor solchen mit höherem Energieniveau gefüllt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass eine Schale vollständig gefüllt ist, bevor die Elektronen beginnen, die nächste Schale zu besetzen. Eine Konfigurationstabelle zeigt, dass das 4s-Orbital vor den 3d-Orbitalen belegt wird. Dies geschieht, weil mit zunehmender Anzahl der Elektronen die Elektronen miteinander interagieren und Bedingungen schaffen, in denen das höhere Orbital der niedrigste Energiezustand ist, den das nächste Elektron einnimmt.

Das Verständnis der Elektronenkonfiguration ist besonders wichtig für das Studium der Chemie. Dies liegt daran, dass chemische Reaktionen im Allgemeinen in den Valenz- oder Außenhüllenelektronen stattfinden. Die Elektronenkonfiguration der Valenzschale liefert wichtige Informationen darüber, wie jedes Element mit den anderen reagiert.