Elektronenkonfiguration

Save Speichern
Print Drucken
Edit Bearbeiten
Melde dich an und nutze alle Funktionen. Jetzt anmelden

Die Elektronenkonfiguration beschreibt die Verteilung der Elektronen in der Elektronenhülle eines Atoms. Das Atom besitzt neben dem Atomkern einige Schalen, die sich in der Umgebung des Atoms befinden. Diese Schalen unterteilen sich in Unterschalen, welche auch Orbitale genannt werden. Sie geben an, wo sich die Elektronen am wahrscheinlichsten aufhalten.



Die Quantenzahlen der Elektronenkonfiguration


Bei der Elektronenkonfiguration spielen die vier Quantenzahlen eine wichtige Rolle. Sie erklären die Besetzung der Schalen mit den Elektronen.


Bei den Quantenzahlen wird dabei unterschieden zwischen:


  • Hauptquantenzahl
  • Nebenquantenzahl
  • Magnetische Drehimpulsquantenzahl
  • Magnetische Spinquantenzahl


Ursprünglich stammt die Beschreibung dieser Quantenzahlen aus dem Bohr-Sommerfeldschen-Atommodell und auch im aktuellen Orbitalmodell werden sie für die Beschreibung des Zustands eines Elektrons verwendet.



Die Hauptquantenzahl n


Die Hauptquantenzahl n stellt dar, auf welcher Schale sich das Elektron befindet. Damit wird gleichzeitig der Energiezustand des Elektrons definiert. Für die Hauptquantenzahl kommen vor allem natürliche Zahlen zum Einsatz (1, 2, 3, …). Die Schalen werden jedoch auch mit Buchstaben benannt, weshalb häufig von K-, L-, M-, und N-Schalen gesprochen wird.



Die Nebenquantenzahl l


Die Nebenquantenzahl l stellt die Form des Atomorbitals dar. Für l werden die Zahlen 0, 1, 2, … verwendet, solange sie kleiner als n sind. Auch hierbei werden anstatt der Zahlen in der Regel Buchstaben verwendet. Die Formen der Atomorbitale lassen sich in s, p, d, f und g aufteilen, wobei l=0 → s, l=1 → p, l=2 → d und so weiter.



Die magnetische Drehimpulsquantenzahl ml


Die magnetische Drehimpulsquantenzahl stellt dar, wie die räumliche Orientierung des Elektronen-Bahndrehimpuls abläuft. Sie gibt an, wie Groß die z-Komponente des Elektronen-Bahndrehimpulses ist. Die magnetische Drehimpulsquantenzahl beschreibt die potentielle Energie des Elektrons, die durch das Anlegen eines magnetischen Feldes in z-Richtung erhalten wird. Diese Werte können wie folgt angegeben werden: ml= - l, -(l-1), …, -1, 0, 1, …, (l-1), l.



Die magnetische Spinquantenzahl ms


Die magnetische Spinquantenzahl stellt die Orientierung eines Spins zur z-Achse dar. Diese Werte werden als sz=12h angegeben.



Die Quantenzahlen in a nutshell


Quantenzahl

Zeichen

Wertebereich

Bezeichnung

Hauptquantenzahl

n

1, 2, 3, …

K, L, M, N

Nebenquantenzahl

l

0, n-1

s, p, d, f, g

Magnetische Drehimpulsquantenzahl

 

-l, …, +l 

s, , ,……

Magnetische Spinquantenzahl

 

-(1/2), +(1/2)

↓, ↑



Die Elektronenkonfiguration – Verteilung auf Schalen


Die Elektronen werden nach dem Pauli Prinzip auf die unterschiedlichen Schalen und Orbitale verteilt. Dieses Prinzip beschreibt, dass keine zwei Elektronen eines Atoms in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen dürfen. 

Jede Atomschale kann maximal mit 2n2 Elektronen besetzt werden, was sich bereits durch die Beschränkungen der Nebenquantenzahl, der magnetischen Drehimpulsquantenzahl und der magnetischen Spinquantenzahl ergibt. 


Die Besetzung der Schalen durch die Elektronen kommt dadurch zustande, dass Elektronen einen möglichst niedrigen energetischen Zustand erreichen möchten. Im Atom besetzen Elektronen die Schalen also nach energetischer Reigenfolge, wobei die Schale, die am nächsten zum Kern gelegen ist, den niedrigsten Energiezustand besitzt.

Die wichtigste Schale, bezüglich des chemischen Verhaltens eines Atoms ist jedoch die äußerste Schale.

Bei der Besetzung der Schalen und Unterschalen wird nach dem folgenden Prinzip vorgegangen. Zuerst wird das s-Orbital der 1. (K-) Schale besetzt. Daraufhin das s-Orbital der 2. (L-)Schale und im Anschluss das p-Orbital der 2. (L-) Schale. Dieser Ablauf zur Verteilung der Elektronen wird in dieser Reihenfolge weitergeführt.



Wenn du mehr zur Besetzung der Orbitale und den möglichen Ausnahmen wissen möchtest, dann lies dir gerne den Artikel zum Orbitalmodell auf StudySmarter durch.



Die Elektronenkonfiguration im Periodensystem


Um die Elektronenkonfiguration aus dem Periodensystem ablesen zu können, musst du wissen, welche Anzahl an Elektronen ein Orbital aufnehmen kann. Während das s-Orbital nur maximal zwei Elektronen besitzen kann, haben die anderen Orbitale eine größere Kapazität an Elektronen.


s-Orbital

2 Elektronen

p- Orbital

6 Elektronen

d- Orbital

10 Elektronen

f- Orbital

14 Elektronen



Wenn du das Periodensystem in Gruppen von Orbitalen einteilst, kannst du die Elektronenkonfiguration ablesen. Dabei werden die s-Orbitale als erstes besetzt. Die Elemente der Nebengruppe entsprechen den d-Orbitalen und die p-Orbitale werden zuletzt besetzt. Kommen auch die f-Orbitale zum Einsatz, so handelt es sich dabei um die Lanthanoide und die Actinoide. 



Quelle: Bild von Gerd Altmann auf Pixabay

 

 

Möchtest du wissen, wann das s-Orbital einer neuen Schale besetzt wird, kannst du dies anhand der Perioden im Periodensystem ablesen.


Beispiel Mangan (Mn): Zuerst wird hierbei das s-Orbital der 1. Schale besetzt, dann das s-Orbital der 2. Schale. Im Anschluss das p-Orbital der 2. Schale, das s-Orbital der 3. Schale, das p-Orbital der 3. Schale und das s-Orbital der 4. Schale. Zum Schluss wird auch noch ein Teil des d-Orbitals der 3. Schale besetzt.



Die Schreibweise der Elektronenkonfiguration


Wenn du die Elektronenkonfiguration verschriftlichen willst, gibt es dafür verschiedene Möglichkeiten. Hier erklären wir dir die am häufigsten verwendete Darstellung. 

Meistens wird die Besetzung der Elektronen durch die Nummer der Schale angegeben. Darauf folgt der Buchstabe des Orbitals und die Anzahl der Elektronen im Orbital als hochgestellte Zahl. 

Die Orbitale werden bei dieser Schreibeweise jedoch nicht nach ihrem Aufbauprinzip dargestellt, sondern nach der Schalenreihenfolge.


Anhand des Oben genannten Beispiels müsste die Schreibweise von Mangan also lauten:


Da die Orbitale jedoch nicht nach der tatsächlichen Reihenfolge der Besetzung, sondern nach der Reihenfolge der Schalen angegeben wird, lautet die Schreibweise von Mangan:


Häufig wird außerdem die Hauptquantenzahl, also die Zahl der Schale nach der ersten Nennung weggelassen:


Um eine noch kürzere Form der Schreibweise zu erreichen, kannst du auch das Edelgas der nächstkleineren Ordnungszahl verwenden und die zusätzlichen Schalen und Orbitale dahinter setzen.


Die Elektronenkonfiguration – Alles Wichtige auf einen Blick


Wenn du den Artikel bis hier hin gelesen hast, hast du alle wichtigen Aspekte im Bezug auf die Elektronenkonfiguration kennengelernt. Hier findest du nun noch einmal die wichtigsten Fakten in Stichpunkten zusammengefasst:


  • Die Elektronenkonfiguration beschreibt die Verteilung der Elektronen in der Elektronenhülle eines Atoms


  • Die Quantenzahlen erklären die Besetzung der Schalen mit den Elektronen


  • Die Hauptquantenzahl stellt dar, auf welcher Schale sich das Elektron befindet


  • Die Nebenquantenzahl stellt die Form des Atomorbitals dar


  • Nach dem Pauli Prinzip dürfen keine zwei Elektronen eines Atoms in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen


  • Die wichtigste Schale, bezüglich des chemischen Verhaltens eines Atoms ist die äußerste Schale


  • Anhand der Perioden im Periodensystem kannst du erkennen, wann eine neue s-Schale besetzt wird


  • Die Elektronenkonfiguration wird nach folgendem Beispiel angegeben:


Sehr gut! Damit kennst du dich nun gut mit der Elektronenkonfiguration aus. Wenn du noch mehr zum Atomaufbau erfahren möchtest, dann sieh dir hierzu die Artikel zum Bohrschen Atommodell oder dem Orbitalmodell auf StudySmarter an.


Finales Elektronenkonfiguration Quiz

Frage

Was ist die Elektronenkonfiguration?

Antwort anzeigen

Antwort


Die Elektronenkonfiguration beschreibt die Verteilung der Elektronen in der Elektronenhülle eines Atoms auf den Schalen und Orbitalen.


Frage anzeigen

Frage

Was erklären die Quantenzahlen bei der Elektronenkonfiguration?

Antwort anzeigen

Antwort


Sie erklären die Besetzung der Schalen mit den Elektronen.


Frage anzeigen

Frage

Welche Quantenzahlen werden bei der Elektronenkonfiguration unterschieden?

Antwort anzeigen

Antwort


  • Hauptquantenzahl 
  • Nebenquantenzahl
  • Magnetische Drehimpulsquantenzahl
  • Magnetische Spinquantenzahl


Frage anzeigen

Frage

Was beschreibt die Hauptquantenzahl?

Antwort anzeigen

Antwort


Die Hauptquantenzahl n stellt dar, auf welcher Schale sich das Elektron befindet. Es gibt die K-, L-, M-, und N-Schale.


Frage anzeigen

Frage

Was beschreibt die Nebenquantenzahl?

Antwort anzeigen

Antwort


Die Nebenquantenzahl l stellt die Form des Atomorbitals dar. Man spricht von s, p, d, f, und g Orbitalen.


Frage anzeigen

Frage

Was beschreibt die magnetische Drehimpulsquantenzahl?

Antwort anzeigen

Antwort


Die magnetische Drehimpulsquantenzahl beschreibt die potentielle Energie des Elektrons, die durch das Anlegen eines magnetischen Feldes in z-Richtung erhalten wird.


Frage anzeigen

Frage

Was beschreibt die magnetische Spinquantenzahl?

Antwort anzeigen

Antwort


Die magnetische Spinquantenzahl stellt die Orientierung eines Spins zur z-Achse dar


Frage anzeigen

Frage

Was beschreibt das Pauli Prinzip bezüglich der Elektronenkonfiguration?

Antwort anzeigen

Antwort


Dieses Prinzip beschreibt, dass keine zwei Elektronen eines Atoms in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen dürfen.


Frage anzeigen

Frage

Wie viele Elektronen können die Orbitale aufnehmen?

Antwort anzeigen

Antwort


  • s-Orbital = 2 Elektronen 
  • p-Orbital = 6 Elektronen 
  • d-Orbital = 10 Elektronen 
  • f-Orbital = 14 Elektronen


Frage anzeigen

Frage

Wie wird die Elektronenkonfiguration schriftlich angegeben?

Antwort anzeigen

Antwort


Die Besetzung der Elektronen wird durch die Nummer der Schale angegeben. Darauf folgt der Buchstabe des Orbitals und die Anzahl der Elektronen im Orbital als hochgestellte Zahl. Die Orbitale werden bei dieser Schreibeweise jedoch nicht nach ihrem Aufbauprinzip dargestellt, sondern nach der Schalenreihenfolge.


Frage anzeigen

Frage

Wie lautet die Schreibweise von Mangan (Mg)?

Antwort anzeigen

Antwort

Mangan: 

Frage anzeigen

Frage

Weshalb ist Besetzung der äußersten Schale eines Atoms in der Chemie besonders wichtig?

Antwort anzeigen

Antwort


Sie bestimmt das chemische Verhalten des Atoms.


Frage anzeigen

Frage

Nach welchen Kriterien geschieht die Besetzung der Elektronen auf den Schalen?

Antwort anzeigen

Antwort


Im Atom besetzen Elektronen die Schalen nach energetischer Reigenfolge, wobei die Schale, die am nächsten zum Kern gelegen ist, den niedrigsten Energiezustand besitzt und damit bevorzugt von Elektronen besetzt wird.


Frage anzeigen

Frage

Von welchem Atommodell stammen die Quantenzahlen?

Antwort anzeigen

Antwort


Ursprünglich stammt die Beschreibung der Quantenzahlen aus dem Bohr-Sommerfeldschen-Atommodell aber auch im aktuellen Orbitalmodell werden sie für die Beschreibung des Zustands eines Elektrons verwendet.


Frage anzeigen

Frage

In welcher Reihenfolge werden die Atomschalen und Orbitale mit Elektronen besetzt?

Antwort anzeigen

Antwort


Zuerst wird das s-Orbital der 1. (K-) Schale besetzt. Daraufhin das s-Orbital der 2. (L-)Schale und im Anschluss das p-Orbital der 2. (L-) Schale. Dieser Ablauf zur Verteilung der Elektronen wird entsprechend weitergeführt.


Frage anzeigen
60%

der Nutzer schaffen das Elektronenkonfiguration Quiz nicht! Kannst du es schaffen?

Quiz starten

Über 2 Millionen Menschen lernen besser mit StudySmarter

  • Tausende Karteikarten & Zusammenfassungen
  • Individueller Lernplan mit Smart Reminders
  • Übungsaufgaben mit Tipps, Lösungen & Cheat Sheets
Finde passende Lernmaterialien für deine Fächer
Icon
Biologie
Icon
Chemie
Icon
Deutsch
Icon
Englisch
Icon
Geographie
Icon
Geschichte
Icon
Mathe
Icon
Physik
Hol dir jetzt die Mobile App

Die StudySmarter Mobile App wird von Apple & Google empfohlen.

Elektronenkonfiguration
Lerne mit der Web App

Alle Lernunterlagen an einem Ort mit unserer neuen Web App.

Mehr dazu Elektronenkonfiguration