Elektronenkonfiguration – Definition und Beispiele

In der Chemie kann die Verteilung der Elektronen in der Atomhülle mittels eines Energieniveauschemas oder eines Energiestufenmodells beschrieben werden. Die Elektronen werden unterschiedlich stark vom positiven Atomkern angezogen und befinden sich auf unterschiedlichen Schalen in einem bestimmten Energiezustand. Es existieren mehrere Schalen. Die innerste Schale wird als K-Schale bezeichnet und die folgenden Schalen werden fortlaufend mit den nächsten Buchstaben des Alphabets bezeichnet, also L, M, N etc. Die Schalen werden auch mit der Hauptquantenzahl (n) benannt. Sie steht für die Anzahl der Schalen. Jede Schale kann nur eine bestimmte Anzahl an Elektronen aufnehmen, maximal bis zu  2n² Elektronen. Die K-Schale (n = 1) besitzt also maximal zwei Elektronen, die L-Schale maximal acht und die M-Schale besitzt maximal 18 Elektronen etc. Zusätzlich bewegen sich die Elektronen in einem sogenannten Orbital. In jedem Orbital befinden sich bis zu zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin (Pauli-Prinzip). Die Orbitale in den Schalen können unterschiedlich sein. Diese werden mit der Nebenquantenzahl (l) beschrieben. Man unterscheidet hier s-, p-, d- und f–Orbitale. In der ersten Schale gibt es nur das kugelförmige s-Orbital. In der zweiten Schale gibt es zusätzlich auch noch hantelförmige p-Orbitale. Ab dem p-Orbital können die Orbitale im Raum unterschiedlich ausgerichtet sein. Dies wird durch die Magnetquantenzahl (m) beschrieben. Die Orbitale gleicher Energie werden erst alle mit einem Elektron besetzt und anschließend aufgefüllt (hundsche Regel).

Die folgende Abbildung hilft dir, die Besetzung der Schalen und Orbitale mit Elektronen und ihre räumliche Anordnung nachzuvollziehen.

Das chemische Verhalten eines Atoms wird überwiegend durch die Elektronenzahl der äußeren Schale (Valenzelektronen) bestimmt.

Mithilfe des Periodensystems (PSE) kann die Elektronenkonfiguration in den verschiedenen Schalen und s-, p-, d- und f–Orbitalen bestimmt werden. 

Die einzelnen Atome sind anhand ihrer Valenzelektronen in Hauptgruppen eingeteilt. Beispielsweise haben Elemente der zweiten Hauptgruppe demnach zwei Elektronen in der äußeren Schale. Die Anzahl der Schalen wird durch die Periode beschrieben. Also haben Elemente der dritten Periode beispielsweise drei Schalen. Nach dem Schalenmodell style=“font-weight: 400;“> besitzt beispielsweise das Element Iod fünf Schalen, Kupfer und Eisen  jeweils vier Schalen, Aluminium und Schwefel jeweils drei Schalen und Helium eine Schale. Die Ordnungszahl style=“font-weight: 400;“> der Elemente gibt Auskunft über die Anzahl der Protonen im Kern und somit auch in der Regel über die Anzahl der Elektronen. Mithilfe des Periodensystems kannst du also ganz schnell die  Elektronenkonfiguration bestimmen und ihre Bestimmung üben.