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Elektronenkonfigurations-Rechner

Kurz gesagt: Elektronenkonfiguration jedes Elements oder Ions in vollständiger und Edelgas-Schreibweise, inklusive Ausnahmen wie Cr und Cu. Kostenlos, direkt im Webbrowser, ohne Download.

Wählen Sie ein Element und optional eine Ionenladung, um die Elektronenkonfiguration im Grundzustand in vollständiger und Edelgas-Schreibweise (Kurzform) zu erhalten, dazu ein Orbital-Kästchendiagramm, die Elektronen pro Schale und die Anzahl ungepaarter Elektronen. Bekannte Ausnahmen wie Cr, Cu, Pd und Au sind berücksichtigt.

Kurzantwort: Eisen (Fe, Z = 26) ist 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 = [Ar] 3d6 4s2. Fe3+ gibt zuerst die 4s-Elektronen ab: [Ar] 3d5.
Hier erscheinen die Ergebnisse.

So verwenden Sie den Elektronenkonfigurations-Rechner

  1. Geben Sie ein Elementsymbol (Cu), einen Namen (Kupfer) oder eine Ordnungszahl (29) ein.
  2. Für ein Ion geben Sie seine Ladung ein: 2 für Cu2+, -1 für Cl−.
  3. Lesen Sie die Edelgas-Kurzschreibweise und die vollständige Konfiguration ab. Die Orbitale sind nach Schalen geordnet (3d vor 4s).
  4. Zählen Sie im Orbitaldiagramm die ungepaarten Elektronen und sagen Sie voraus, ob das Atom oder Ion paramagnetisch ist.

Rechenbeispiele

Sauerstoff (Z = 8)

1s2 2s2 2p4 = [He] 2s2 2p4

Zwei ungepaarte 2p-Elektronen (Hundsche Regel).

Kupfer (Z = 29), eine Ausnahme

Das Aufbauprinzip sagt [Ar] 3d9 4s2 voraus

Tatsächlich: [Ar] 3d10 4s1

Cu2+ = [Ar] 3d9

Eisen(III)-Ion, Fe3+

Fe = [Ar] 3d6 4s2; erst 2 × 4s, dann 1 × 3d entfernen

Fe3+ = [Ar] 3d5 (5 ungepaart)

Wie Elektronenkonfigurationen aufgebaut werden

Elektronen besetzen die Orbitale in der Reihenfolge steigender Energie (Aufbauprinzip) nach der Madelung-Regel (n + l):

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p

Jedes Orbital fasst zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin (Pauli-Prinzip), und Elektronen verteilen sich zunächst einzeln auf die Orbitale derselben Unterschale, bevor sie Paare bilden (Hundsche Regel). Die Kapazitäten sind s = 2, p = 6, d = 10 und f = 14.

Ausnahmen: Cr, Cu und andere

Etwa 20 Elemente haben gemessene Grundzustände, die von der einfachen Reihenfolge abweichen, meist weil eine halb oder vollständig besetzte d- oder f-Unterschale energetisch günstiger ist. Die bekanntesten sind Cr ([Ar] 3d5 4s1), Cu ([Ar] 3d10 4s1), Mo, Ag, Pd ([Kr] 4d10), Pt, Au, La, Ce, Gd und mehrere Actinoide. Der Rechner verwendet für sie die experimentellen Grundzustände (NIST).

Ionen

Anionen nehmen Elektronen im nächsten freien Orbital auf (Cl− = [Ar]). Kationen von Übergangsmetallen geben ihre äußeren s-Elektronen vor den d-Elektronen ab, daher ist Fe2+ [Ar] 3d6 und nicht [Ar] 3d4 4s2.

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Häufig gestellte Fragen

Was ist eine Elektronenkonfiguration?

Sie gibt an, wie sich die Elektronen eines Atoms auf die Orbitale verteilen, zum Beispiel 1s2 2s2 2p4 für Sauerstoff. Die Hochzahlen geben die Anzahl der Elektronen in jeder Unterschale an.

Was ist die Edelgas-Schreibweise?

Eine Kurzschreibweise, bei der die Rumpfelektronen durch das vorangehende Edelgas in eckigen Klammern ersetzt werden: Aus Natrium 1s2 2s2 2p6 3s1 wird [Ne] 3s1.

Warum ist Kupfer 3d10 4s1 und nicht 3d9 4s2?

Eine vollständig besetzte 3d-Unterschale ist besonders stabil, daher wechselt ein 4s-Elektron in das 3d-Niveau. Chrom macht dasselbe, um eine halb besetzte 3d5-Schale zu erreichen.

Welche Elektronen werden bei der Bildung eines Kations zuerst abgegeben?

Zuerst werden die Elektronen der höchsten Hauptschale abgegeben. Bei Übergangsmetallen gehen die 4s-Elektronen vor den 3d-Elektronen verloren.

Wie bestimmt man die Anzahl der Valenzelektronen?

Bei Hauptgruppenelementen zählt man die Elektronen der äußersten Schale (höchstes n). So ergibt [Ne] 3s2 3p5 für Chlor 7 Valenzelektronen.

Wie lautet die Elektronenkonfiguration von Fe3+?

[Ar] 3d5. Eisen ist [Ar] 3d6 4s2; abgegeben werden die beiden 4s-Elektronen und ein 3d-Elektron.

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