La configurazione elettronica di un atomo

La configurazione elettronica consiste nella disposizione degli elettroni di un atomo all’interno dei loro orbitali.

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 (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 ricorda 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 sui livelli più esterni 4d3 5s2 (nella tabella la configurazione è stata scritta per livello e non in base all’ordine crescente); invece la sua configurazione finale risulta essere 4d4 5s1. Quindi l’ordine di riempimento degli orbitali varia leggermente. Gli atomi interessati da questa caratteristica sono scritti in rosso.

Idrogeno

1s1

Elio

1s2

Litio

1s2 2s1

Berillio

1s2 2s2

Boro

1s2 2s2 2p1

Carbonio

1s2 2s2 2p2

Azoto

1s2 2s2 2p3

Ossigeno

1s2 2s2 2p4

Fluoro

1s2 2s2 2p5

Neon

1s2 2s2 2p6

Sodio

1s2 2s2 2p6 3s1

Magnesio

1s2 2s2 2p6 3s2

Alluminio

1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

Silicio

1s2 2s2 2p6 3s2 3p2

Fosforo

1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

Zolfo

1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Cloro

1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Argon

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Potassio

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

Calcio

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

Scandio

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2

Titanio

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2

Vanadio

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2

Cromo

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 4s2

Manganese

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2

Ferro

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Cobalto

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2

Nichel

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2

Rame

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s2

Zinco

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

Gallio

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

Germanio

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

Arsenico

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

Selenio

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

Bromo

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

Cripton

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

Rubidio

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

Stronzio

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

Ittrio

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

Zirconio

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

Niobio

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

Molibdeno

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

Tecnezio

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

Rutenio

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d6 5s1

Rodio

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

Palladio

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

Argento

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

Cadmio

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

Indio

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

Stagno

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

Antimonio

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

Tellurio

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

Iodio

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

Xenon

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

Cesio

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

Bario

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

Lantanio

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

Cerio

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

Praseodimio

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

Neodimio

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

Promezio

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

Samario

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

Europio

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

Gadolinio

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

Terbio

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

Disprosio

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

Olmio

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

Erbio

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

Tulio

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

Itterbio

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

Lutenzio

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

Afnio

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

Tantalo

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

Tungsteno

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

Renio

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

Osmio

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

Iridio

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

Platino

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

Oro

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

Mercurio

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

Tallio

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

Piombo

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

Bismuto

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

Potonio

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

Astato

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

Radon

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

Francio

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

Radio

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

Attinio

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

Torio

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

Protoattinio

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

Uranio

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

Nettunio

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

Plutonio

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

Americio

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

Curio

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

Berchelio

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

Californio

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

Einstenio

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

Fermio

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

Mendelevio

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

Nobelin

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

Laurenzio

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

Rutherfordio

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

Dubnio

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

Seaborgio

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

Bohrio

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

Hassio

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

Meitnerio

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

Darmstadtio

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

Roentgenio

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

Copernicio

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

Nihonio

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

Flerovio

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d1 7s2 7p2

Moscovio

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d1 7s2 7p3

Livermorio

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d1 7s2 7p4

Tennesso

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d1 7s2 7p5

Oganesson

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

Vedi anche: Com’è fatto un atomo