La configurazione elettronica

La configurazione elettronica

La configurazione elettronica consiste nella disposizione degli elettroni degli elementi all’interno dei loro orbitali, cioè lo spazio dove è molto probabile di trovare un elettrone.

L’ordine di riempimento degli orbitali segue tre princìpi.

  1. Gli elettroni di un atomo allo stato fondamentale, cioè che non riceve energia, tendono a occupare gli orbitali in ordine di energia crescente, quindi quelli che si trovano nei livelli più vicini al nucleo per poi salire di livello energetico (Principio di Aufbau).
    • L’ordine crescente del riempimento degli orbitali è il seguente: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d.
      • Nel sottolivello s possono entrare massimo 2 elettroni
      • Nel gruppo di orbitali p entrano al massimo 6 elettroni
      • I sottolivelli d possono essere riempiti al massimo da 10 elettroni
      • I sottolivelli f vengono riempiti al massimo da 14 elettroni
  2. Quando si trovano nello steso livello, gli elettroni tendono ad occupare gli orbitali liberi. Così nel gruppo di orbitali p 3 elettroni occupano prima i 3 orbitali vuoti; dopodiché, dal quarto elettrone in poi, vanno ad occupare il posto libero (Principio di Hund).
  3. Ogni orbitale può essere occupato al massimo di due elettroni che girano attorno al proprio asse in senso opposto (Principio di esclusione di Pauli).

Vedi anche: Gli orbitali: dimensione, forma e quantità

Quando si scrive una configurazione elettronica bisogna ricordare che il primo numero indica il livello principale, la lettera specifica la forma e il gruppo degli orbitali e il numero in apice il numero degli elettroni che occupano quegli orbitali.

Così 1s2 indica che due elettroni stanno occupando il primo sottolivello del livello 1. Per sapere quanti elettroni occupano un livello bisogna sommare tutti gli elettroni dei suoi sottolivelli. Scrivendo 3s2 3p6 3d5, stiamo dicendo che il livello 3 è occupato da 13 elettroni.

Configurazione elettronica degli elementi

Segue ora una tabella con la configurazione elettronica di tutti gli elementi della tavola periodica. Nel consultarla bisogna tenere presente che su alcuni atomi, quelli che fanno parte degli elementi di transizione, il principio di Aufbau sembra non avere una rigida applicazione.

Ad esempio, il Nubio dovrebbe avere come configurazione elettronica sui livelli più esterni 5s2 4d3; invece la sua configurazione finale risulta essere 5s1 4d4. Quindi l’ordine di riempimento degli orbitali varia leggermente. Gli atomi interessati da questa caratteristica hanno uno sfondo grigio.

Nella tabella che segue sono inseriti per ogni elemento il suo numero atomico Z, cioè il numero di protoni e di conseguenza il numero di elettroni, la configurazione elettronica e la forma semplificata. Quest’ultima viene scritta prendendo come riferimento l’ultimo elemento del livello energetico precedente e poi inserendo la disposizione degli altri elettroni. Ad esempio, il litio ha la stessa configurazione elettronica dell’elio nell’orbitale 1 mentre nel secondo livello energetico ha un solo elettrone nell’orbitale 2s.

 

Elemento

Configurazione elettronica

Forma semplificata

Idrogeno

Z = 1

1s1

 

Elio

Z = 2

1s2

 

Litio

Z = 3

1s2 2s1

[He] 2s1

Berillio

Z = 4

1s2 2s2

[He] 2s2

Boro

Z = 5

1s2 2s2 2p1

[He] 2s2 2p1

Carbonio

Z = 6

1s2 2s2 2p2

[He] 2s2 2p2

Azoto

Z = 7

1s2 2s2 2p3

[He] 2s2 2p3

Ossigeno

Z = 8

1s2 2s2 2p4

[He] 2s2 2p4

Fluoro

Z = 9

1s2 2s2 2p5

[He] 2s2 2p5

Neon

Z = 10

1s2 2s2 2p6

[He] 2s2 2p6

Sodio

Z = 11

1s2 2s2 2p6 3s1

[Ne] 3s1

Magnesio

Z = 12

1s2 2s2 2p6 3s2

[Ne] 3s2

Alluminio

Z = 13

1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

[Ne] 3s2 3p1

Silicio

Z = 14

1s2 2s2 2p6 3s2 3p2

[Ne] 3s2 3p2

Fosforo

Z = 15

1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

[Ne] 3s2 3p3

Zolfo

Z = 16

1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

[Ne] 3s2 3p4

Cloro

Z = 17

1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

[Ne] 3s2 3p5

Argon

Z = 18

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

[Ne] 3s2 3p6

Potassio

Z = 19

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

[Ar] 4s1

Calcio

Z = 20

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

[Ar] 4s2

Scandio

Z = 21

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d1

[Ar] 4s2 3d1

Titanio

Z = 22

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d2

[Ar] 4s2 3d2

Vanadio

Z = 23

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d3

[Ar] 4s2 3d3

Cromo

Z = 24

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d4

[Ar] 4s2 3d4

Manganese

Z = 25

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d5

[Ar] 4s2 3d5

Ferro

Z = 26

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d6

[Ar] 4s2 3d6

Cobalto

Z = 27

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s23d7

[Ar] 4s23d7

Nichel

Z = 28

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d8

[Ar] 4s2 3d8

Rame

Z = 29

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d9

[Ar] 4s2 3d9

Zinco

Z = 30

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10

[Ar] 4s2 3d10

Gallio

Z = 31

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p1

[Ar] 4s2 3d10 4p1

Germanio

Z = 32

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p2

[Ar] 4s2 3d10 4p2

Arsenico

Z = 33

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p3

[Ar] 4s2 3d10 4p3

Selenio

Z = 34

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p4

[Ar] 4s2 3d10 4p4

Bromo

Z = 35

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p5

[Ar] 4s2 3d10 4p5

Cripton

Z = 36

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6

[Ar] 4s2 3d10 4p6

Rubidio

Z = 37

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s1

[Kr] 5s1

Stronzio

Z = 38

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2

[Kr] 5s2

Ittrio

Z = 39

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2 4d1

[Kr] 5s2 4d1

Zirconio

Z = 40

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2 4d2

[Kr] 5s2 4d2

Niobio

Z = 41

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s1 4d4

[Kr] 5s1 4d4

Molibdeno

Z = 42

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s1 4d5

[Kr] 5s1 4d5

Tecnezio

Z = 43

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2 4d5

[Kr] 5s2 4d5

Rutenio

Z = 44

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s1 4d7

[Kr] 5s1 4d7

Rodio

Z = 45

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2 4d7

[Kr] 5s2 4d7

Palladio

Z = 46

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 4d10

[Kr] 4d10

Argento

Z = 47

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s1 4d10

[Kr] 5s1 4d10

Cadmio

Z = 48

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2 4d10

[Kr] 5s2 4d10

Indio

Z = 49

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p1

[Kr] 5s2 4d10 5p1

Stagno

Z = 50

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p2

[Kr] 5s2 4d10 5p2

Antimonio

Z = 51

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p3

[Kr] 5s2 4d10 5p3

Tellurio

Z = 52

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p4

[Kr] 5s2 4d10 5p4

Iodio

Z = 53

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5

[Kr] 5s2 4d10 5p5

Xenon

Z = 54

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6

[Kr] 5s2 4d10 5p6

Cesio

Z = 55

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1

[Xe] 6s1

Bario

Z = 56

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10  5s2 5p6 6s2

[Xe] 6s2

Lantanio

Z = 57

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10  5s2 5p6 6s2 5d1

[Xe] 6s2 5d1

Cerio

Z = 58

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10  5s2 5p6 6s2 5d2

[Xe] 6s2 5d2

Praseodimio

Z = 59

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f3

[Xe] 6s2 4f3

Neodimio

Z = 60

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f4

[Xe] 6s2 4f4

Promezio

Z = 61

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f5

[Xe] 6s2 4f5

Samario

Z = 62

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f6

[Xe] 6s2 4f6

Europio

Z = 63

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f7

[Xe] 6s2 4f7

Gadolinio

Z = 64

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f8

[Xe] 6s2 4f8

Terbio

Z = 65

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f9

[Xe] 6s2 4f9

Disprosio

Z = 66

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f10

[Xe] 6s2 4f10

Olmio

Z = 67

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f11

[Xe] 6s2 4f11

Erbio

Z = 68

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f12

[Xe] 6s2 4f12

Tulio

Z = 69

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f13

[Xe]  6s2 4f13

Itterbio

Z = 70

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14

[Xe] 6s2 4f14

Lutezio

Z = 71

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d1

[Xe] 6s2 4f14 5d1

Afnio

Z = 72

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d2

[Xe] 6s2 4f14 5d2

Tantalo

Z = 73

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d3

[Xe] 6s2 4f14 5d3

Tungsteno

Z = 74

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d4

[Xe] 6s2 4f14 5d4

Renio

Z = 75

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d5

[Xe] 6s2 4f14 5d5

Osmio

Z = 76

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d6

[Xe] 6s2 4f14 5d6

Iridio

Z = 77

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d7

[Xe] 6s2 4f14 5d7

Platino

Z = 78

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s1 4f14 5d9

[Xe] 6s1 4f14 5d9

Oro

Z = 79

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s1 4f14 5d10

[Xe] 6s1 4f14 5d10

Mercurio

Z = 80

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d10

[Xe] 6s2 4f14 5d10

Tallio

Z = 81

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d10 6p1

[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p1

Piombo

Z = 82

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d10 6p2

[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p2

Bismuto

Z = 83

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d10 6p3

[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p3

Potonio

Z = 84

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d10 6p4

[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p4

Astato

Z = 85

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d10 6p5

[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p5

Radon

Z = 86

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6

[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p6

Francio

Z = 87

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s1

[Rn] 7s1

Radio

Z = 88

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2

[Rn] 7s2

Attinio

Z = 89

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 6d1

[Rn] 7s2 6d1

Torio

Z = 90

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 6d2

[Rn] 7s2 6d2

Protoattinio

Z = 91

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f2 6d1

[Rn] 7s2 5f2 6d1

Uranio

Z = 92

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f3 6d1

[Rn] 7s2 5f3 6d1

Nettunio

Z = 93

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f4 6d1

[Rn] 7s2 5f4 6d1

Plutonio

Z = 94

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f5 6d1

[Rn] 7s2 5f5 6d1

Americio

Z = 95

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f7

[Rn] 7s2 5f7

Curio

Z = 96

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f7 6d1

[Rn] 7s2 5f7 6d1

Berchelio

Z = 97

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f9

[Rn] 7s2 5f9

Californio

Z = 98

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f10

[Rn] 7s2 5f10

Einstenio

Z = 99

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f11

[Rn] 7s2 5f11

Fermio

Z = 100

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f12

[Rn] 7s2 5f12

Mendelevio

Z = 101

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f13

[Rn] 7s2 5f13

Nobelin

Z = 102

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14

[Rn] 7s2 5f14

Laurenzio

Z = 103

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d1

[Rn] 7s2 5f14 6d1

Rutherfordio

Z = 104

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d2

[Rn] 7s2 5f14 6d2

Dubnio

Z = 105

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d3

[Rn] 7s2 5f14 6d3

Seaborgio

Z = 106

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d4

[Rn] 7s2 5f14 6d4

Bohrio

Z = 107

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d5

[Rn] 7s2 5f14 6d5

Hassio

Z = 108

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d6

[Rn] 7s2 5f14 6d6

Meitnerio

Z = 109

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d7

[Rn] 7s2 5f14 6d7

Darmstadtio

Z = 110

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d8

[Rn] 7s2 5f14 6d8

Roentgenio

Z = 111

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d9

[Rn] 7s2 5f14 6d9

Copernicio

Z = 112

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d10

[Rn] 7s2 5f14 6d10

Nihonio

Z = 113

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d1 7s2 5f14 6d10 7p1

[Rn] 7s2 5f14 6d10 7p1

Flerovio

Z = 114

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d10 7p2

[Rn] 7s2 5f14 6d10 7p2

Moscovio

Z = 115

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d10 7p3

[Rn] 7s2 5f14 6d10 7p3

Livermorio

Z = 116

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d10 7p4

[Rn] 7s2 5f14 6d10 7p4

Tennesso

Z = 117

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d10 7p5

[Rn] 7s2 5f14 6d10 7p5

Oganesson

Z = 118

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6

[Rn] 7s2 5f14 6d10 7p6

Vedi anche: Com’è fatto un atomo