Vad är elektronkonfiguration?

Elektronkonfiguration hänvisar vanligtvis till arrangemanget av elektroner runt en atomkärnan i dess marktillstånd, tillståndet i vilket alla atomens elektroner finns på lägsta möjliga energinivå. De olika energinivåerna som upptas av elektronerna benämns ofta skal som omger atomens kärna. Varje skal betecknas med ett heltal, börjar med 1. Ju högre skalets antal, desto större avstånd från atomkärnan. Elektronerna i varje skal finns i regioner som kallas orbitaler eller underskal som betecknas s, p, d och f.

Varje elektronskal kan upptas av högst 2n ² elektroner, där "n" står för skalnumret. Det första skalet, som är närmast kärnan, kommer således att innehålla endast två elektroner, den andra åtta, den tredje 18 och så vidare. Inom ett skal kan varje orbital upptas av högst två elektroner.

Varje skal innehåller samma typ av banor som finns i det föregående skalet och en ny typ av kretslopp. Det första skalet innehåller endast ett orbital, men det andra skalet innehåller en s orbital och tre p orbitaler; var och en av dessa p orbitaler kan innehålla två elektroner, så de kombinerade p orbitalerna i ett skal kan rymma upp till sex elektroner. Det tredje skalet har en s orbital, tre p orbitaler och fem d orbital. De sju f orbitalerna inträffar först i det fjärde skalet, som också har en s orbital, tre p orbitaler och fem d orbital. Orbitaler bortom f orbitalerna finns men diskuteras sällan.

Ett elektronskonfigurationsschema visar i vilken ordning orbitalerna i skalen fylls. Till exempel är elektronkonfigurationen för elementet natrium 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ¹ , vilket innebär att natriumens 11 elektroner finns i den första, andra och tredje elektronskalen. Orbitalerna i det första och det andra skalet har vardera två elektroner, och p-banans orbital har sex elektroner. Ordet i det tredje skalet innehåller endast en elektron; dess tre p-orbitaler och fem d-orbitaler är oupptagna.

Vid skrivning av elektronkonfigurationsnotation kan superskriptet på brevet som indikerar en typ av omloppsbana aldrig vara högre än det maximala antalet elektroner som kan uppta den typen av omloppsbana. Överskrifterna för s, p, d och f kommer aldrig att vara högre än 2, 6, 10 respektive 14.

Skal och orbitaler med lägre energi fylls före de med högre energinivå. Detta betyder dock inte att ett skal kommer att fyllas fullständigt innan elektronerna börjar uppta nästa skal. Ett konfigurationsdiagram visar att 4-talsbanan kommer att upptas före 3d-orbitalen. Detta händer eftersom när antalet elektroner ökar samverkar elektronerna med varandra och skapar förhållanden där det högre kretsloppet är det lägsta energitillståndet för nästa elektron att uppta.

Förståelse av elektronkonfiguration är särskilt viktigt för studier av kemi. Detta beror på att kemiska reaktioner vanligtvis inträffar i valens- eller yttre skalelektroner. Elektronkonfigurationen för valensskalet ger viktig information om hur varje element reagerar med de andra.