Was ist die Elektronenkonfiguration?
Eine Elektronenkonfiguration ist eine Schreibweise, die zeigt, wie viele Elektronen in jeder Schale und Unterschale eines Atoms sitzen. Die Konfiguration von Natrium lautet 1s²2s²2p⁶3s¹. Die erste Zahl ist die Schalennummer, der Buchstabe die Unterschale und die hochgestellte Zahl die Anzahl der Elektronen dort. Die Summe der hochgestellten Zahlen (2 + 2 + 6 + 1 = 11) entspricht der Gesamtzahl der Elektronen im Atom.
| Unterschale | Anzahl der Orbitale | Maximale Elektronenzahl |
|---|---|---|
| s | 1 | 2 |
| p | 3 | 6 |
| d | 5 | 10 |
| f | 7 | 14 |
Dieser Simulator zeigt die Unterschalen von 1s bis 4s. Bei den ersten 20 Elementen gelangen keine Elektronen in die d- und f-Unterschalen.
Drei Regeln für das Besetzen der Orbitale
- Aufbauprinzip: Elektronen besetzen zuerst die Orbitale mit der niedrigsten Energie: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d.
- Pauli-Prinzip: Ein Orbital nimmt höchstens 2 Elektronen auf, und sie haben entgegengesetzten Spin (↑↓).
- Hundsche Regel: In Orbitalen gleicher Energie verteilen sich die Elektronen zuerst einzeln, und erst danach bilden sie Paare.
Bei Kalium und Calcium gehen das 19. und das 20. Elektron in 4s, nicht in 3d, denn 4s hat eine niedrigere Energie als 3d.
In der Edelgas-Kurzschreibweise ersetzt das Symbol des vorherigen Edelgases die inneren Elektronen: Natrium ist [Ne]3s¹, Kalium ist [Ar]4s¹.
![Simulator „Elektronenkonfiguration“ in der App Nalukh chem: Natrium, Z = 11, ein Orbitaldiagramm, 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ und die Edelgas-Kurzschreibweise [Ne]3s¹](/assets/shots/sims/electron-config-de.webp)
Sieh in der App Nalukh chem, wie sich Orbitale füllen
Wähle ein Element und vergleiche sein Orbitaldiagramm mit der vollen Schreibweise und der Edelgas-Kurzschreibweise. Dieser Simulator gehört zum vollen Zugang. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung freigeschaltet.
Wie benutzt du den Simulator?
- Der Simulator öffnet sich mit Natrium. Wähle mit den Buttons − und + im Bereich ELEMENT der unteren Reihe ein Element mit einer Nummer von 1 bis 20.
- Im Diagramm links ist jedes quadratische Kästchen ein Orbital und jeder Pfeil ein Elektron. Die Energie nimmt entlang der Achse ENERGIE nach oben zu.
- Das rechte Feld zeigt den Namen des Elements, die Anzahl der Elektronen, die volle Schreibweise und die KURZSCHREIBWEISE.
- Scrolle auf einem Smartphone im Feld nach unten zum Bereich ELEKTRONEN PRO SCHALE, um die Anzahl der Elektronen in jeder Schale zu sehen. Bei Natrium sind das 2, 8, 1.
- Der gelbe Button in der Kopfzeile führt zurück zu Wasserstoff.
Aufgaben für den Simulator
- Geh mit dem Button + von Stickstoff zu Sauerstoff. Was ändert sich in 2p? Antwort: Stickstoff hat ein ↑ in jedem der drei Kästchen, bei Sauerstoff kommt ein ↓ im ersten Kästchen dazu und bildet ein Paar.
- Geh von Argon zu Kalium. Wohin kommt das 19. Elektron? Antwort: In 4s, und die Edelgas-Kurzschreibweise ist [Ar]4s¹.
- Vergleiche die Edelgas-Kurzschreibweise von Fluor und Chlor. Antwort: [He]2s²2p⁵ und [Ne]3s²3p⁵. Beide haben 7 Elektronen in der äußeren Schale, deshalb stehen sie in derselben Gruppe.
Häufige Fehler
- Die Hundsche Regel vergessen. Das 2p⁴ von Sauerstoff als ↑↓ ↑↓ zu schreiben ist falsch. Richtig ist ↑↓ ↑ ↑.
- Die hochgestellten Zahlen nicht prüfen. Addiere am Ende die hochgestellten Zahlen und vergleiche die Summe mit der Ordnungszahl.
- Das falsche Edelgas nehmen. Nimm das Edelgas, das vor dem Element steht: [Ne] für Chlor und [Ar] für Kalium.
Die Anzahl der Elektronen in der äußeren Schale zeigt dir die Position eines Elements. Diesen Zusammenhang erklärt die Anleitung zu Perioden und Gruppen.
