Nicht nur die Schalen ($\text{K},\text{L},\text{M},\text{N}$ ...) sondern innerhalb dieser auch die $s$-, $p$-, $d$- und $f$-Orbitale stellen jeweils unterschiedliche Energiezustände dar. Im Periodensystem mit den Elektronenkonfigurationen kennzeichnet zum Beispiel der Pfeil, der in einem Orbital-Kasten nach oben zeigt, die Spinquantenzahl +½.
Quantenzahlen für das zuletzt eingesetzte Elektron
| Elementares Atom | Elektronenkonfiguration | n | l | m | s |
| Wasserstoff | 1s1 | 1 | 0 | 0 | +½ |
| Helium | 1s2 | 1 | 0 | 0 | −½ |
| Lithium | [He] 2s1 | 2 | 0 | 0 | +½ |
| Beryllium | [He] 2s2 | 2 | 0 | 0 | −½ |
| Bor | [He] 2s2 2p1 | 2 | 1 | +1 | +½ |
| Kohlenstoff | [He] 2s2 2p2 | 2 | 1 | 0 | +½ |
| Stickstoff | [He] 2s2 2p3 | 2 | 1 | −1 | +½ |
| Sauerstoff | [He] 2s2 2p4 | 2 | 1 | +1 | −½ |
| usw. |
Die Elektronenkonfiguration von chemischen Elementen beschreibt die Verteilung der Elektronen auf die verschiedenen Atomorbitale (Aufenthaltsräume in der Atomhülle) eines Atoms.
Die Elektronen in den Schalen sind hier einfach als Punkte dargestellt. Natrium hat die Ordnungszahl $11$, demnach hat ein Natrium-Atom $11$ Elektronen. Die Anzahl der Elektronen im Orbital können wir als Exponenten schreiben, also so: $1s^{2}$. Periode)
n = 4 (N-Schale, im Periodensystem 4.
Hier wird lediglich die Schale mit einer Zahl, das Orbital mit einem Buchstaben und die Anzahl der Elektronen mit einem Exponenten wiedergegeben. kann dabei die Zahlen annehmen.
Statt den Zahlen verwendest du häufig Buchstaben zur Beschreibung. Die Namensbezeichnung „magnetische Quantenzahl“ kommt daher, dass sie die potentielle Energie des Elektrons beschreibt, die man durch Anlegen eines magnetischen Feldes in -Richtung erhält.
Die magnetische Quantenzahl kann die Werte annehmen, kann also in Bezug auf den Betrag nicht größer als die Nebenquantenzahl sein.
Sie beschreibt die Orientierung eines Spins zur -Achse, einfacher gesagt den Drehsinn des Elektrons.
Zudem werden dir die Atomorbitale helfen, dein Verständnis in Chemie weiter auszubauen.
Die Elektronenkonfigurationen für die einzelnen elementaren Atome ergeben sich aus den Quantenzahlen und dem Pauli-Prinzip:
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Periode)
n = 2 (L-Schale, im Periodensystem 2. Sie lauten:
Sie helfen dir dabei zu verstehen, wie die einzelnen Schalen mit den Elektronen besetzt werden.
Periode)
n = 3 (M-Schale, im Periodensystem 3. Je nach Schale gibt es mehrere unterschiedliche Orbitale. Bei der Bestimmung der Elektronenkonfiguration gibt es ein paar grundsätzliche Regeln:
Aufbauprinzipien
Das chemische Verhalten eines Atoms wird hauptsächlich durch die äußerste Schale bestimmt.
Einfach gesagt bestimmt sie die Orientierung des Orbitals im Raum und beschreibt die Ausrichtung des Drehimpulses.
Sie gibt die Größe der -Komponente des Elektronen-Bahndrehimpulses an. Andere bleiben skeptisch und halten die bisher bekannten Verteilungen für ausreichend bewiesen.
In der Elektronenkonfiguration eines Atoms werden die Informationen der Quantenzahlen zusammengefasst, um die Verteilung der Elektronen in der Atomhülle wiederzugeben.
Diese räumliche Verteilung geht dabei auch mit einer Unterscheidung verschiedener Energiezustände einher.
Die Elektronenkonfiguration drückt aus, wie die Elektronen eines Atoms auf verschiedene Orbitale in der Atomhülle verteilt sind. Das $2s$-Orbital in der zweiten Schale ist ebenfalls zweifach besetzt.
Darüber hinaus lassen sich auch die Elektronenkonfigurationen von ganzen Molekülen aufstellen. Es kann beispielsweise pro Schale ein $s$-Orbital, bis zu drei $p$-Orbitale, fünf $d$-Orbitale und sieben $f$-Orbitale geben.
Wie funktioniert die Elektronenkonfiguration?
Die Elektronenkonfiguration drückt nicht nur die räumliche Verteilung der Elektronen in einem Atom aus, sondern auch die möglichen Energiezustände.
In jedem Orbital können sich bis zu zwei Elektronen aufhalten, diese haben dann allerdings einen entgegengesetzten Spin. Die Hauptquantenzahl nimmt natürliche Zahlen, also 1, 2 ,3, … an.
Die Schalen bezeichnest du auch mit Buchstaben, und zwar nach der Reihenfolge des Alphabets, wobei du ab dem Buchstaben K startest.
B. $1s^2$ für zwei Elektronen im $1s$-Orbital) gekennzeichnet.
Wie bestimmt man die Elektronenkonfiguration?
Die Anzahl der Elektronen eines Atoms entspricht der Ordnungszahl des jeweiligen Elements.
Es handelt sich also um eine Kurzschreibweise (siehe Spalte Kurzform).
Tabellarischer Steckbrief
| OZ | Elementname | Symbol | Elektronenkonfiguration | Kurzform |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Wasserstoff | $\text{H}$ | $1 s^{1}$ | $1 s^{1}$ |
| 2 | Helium | $\text{He}$ | $1 s^{2}$ | $1 s^{2}$ |
| 3 | Lithium | $\text{Li}$ | $1 s^{2} 2 s^{1}$ | $[\text{He}] 1 s^{1}$ |
| 4 | Beryllium | $\text{Be}$ | $1 s^{2} 2 s^{2}$ | $[\text{He}] 1 s^{2}$ |
| 5 | Bor | $\text{B}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{1}$ | $[\text{He}] 1 s^{2} 2 p^{1}$ |
| 6 | Kohlenstoff | $\text{C}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{2}$ | $[\text{He}] 1 s^{2} 2 p^{2}$ |
| 7 | Stickstoff | $\text{N}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{3}$ | $[\text{He}] 1 s^{2} 2 p^{3}$ |
| 8 | Sauerstoff | $\text{O}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{4}$ | $[\text{He}] 1 s^{2} 2 p^{4}$ |
| 9 | Fluor | $\text{F}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{5}$ | $[\text{He}] 1 s^{2} 2 p^{5}$ |
| 10 | Neon | $\text{Ne}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6}$ | $[\text{He}] 1 s^{2} 2 p^{6}$ |
| 11 | Natrium | $\text{Na}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{1}$ | $[\text{Ne}] 3 s^{1}$ |
| 12 | Magnesium | $\text{Mg}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2}$ | $[\text{Ne}] 3 s^{2}$ |
| 13 | Aluminium | $\text{Al}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{1}$ | $[\text{Ne}] 3 s^{3} 3 p^{1}$ |
| 14 | Silicium | $\text{Si}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{2}$ | $[\text{Ne}] 3 s^{3} 3 p^{2}$ |
| 15 | Phosphor | $\text{P}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{3}$ | $[\text{Ne}] 3 s^{3} 3 p^{3}$ |
| 16 | Schwefel | $\text{S}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{4}$ | $[\text{Ne}] 3 s^{3} 3 p^{4}$ |
| 17 | Chlor | $\text{Cl}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{5}$ | $[\text{Ne}] 3 s^{3} 3 p^{5}$ |
| 18 | Argon | $\text{Ar}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6}$ | $[\text{Ne}] 3 s^{3} 3 p^{6}$ |
| 19 | Kalium | $\text{K}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 4 s^{1}$ | $[\text{Ar}] 4 s^{1}$ |
| 20 | Calcium | $\text{Ca}$ | $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 4 s^{2}$ | $[\text{Ar}] 4 s^{2}$ |
| ...
B. der von Helium) übereinstimmt. Diese entsprechen unterschiedlichen Energiezuständen, welche die Elektronen einnehmen können. AtomorbitaleAtomorbitale stellen die Orte der größten Aufenthaltswahrscheinlichkeit für Elektronen in einem Atom dar. Mit diesen Elektronen werden die verfügbaren Schalen und Orbitale von unten nach oben aufgefüllt, wobei jedes Orbital maximal zwei Elektronen beinhalten kann. Die Elektronen befinden sich dabei in unterschiedlichen Schalen und Orbitalen. Elektronenkonfiguration Quantenzahlenim Videozur Stelle im Video springen (00:37) Der Zustand eines Elektrons wird im Allgemeinen durch die vier Quantenzahlen bestimmt. Dann bleibt noch ein Elektron übrig. Der Index des Orbitals steht dabei für die Anzahl der Elektronen, die sich im Orbital befinden. Dabei werden die Orbitale nicht in der Reihenfolge nach dem Aufbauprinzip (wie oben erklärt) angeben, sondern nach der Reihenfolge der Schalen, also der Hauptquantenzahl. $E$ bezeichnet die damit verbundene Energie, die von Schale zu Schale von unten nach oben zunimmt. |