Elektronenkonfiguration – Atome Z = 1–36
ChemieAtombau und PeriodensystemAlter 15–16
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Als Nächstes in Atombau und Periodensystem
Wählen Sie ein Element im Mini-Periodensystem und beobachten Sie, wie seine Elektronen die Schalen (Bohr-Modell) und Orbitalkästchen nach dem Aufbauprinzip, dem Pauli-Prinzip und der Hundschen Regel besetzen. Die Simulation zeigt die vollständige und die verkürzte Elektronenkonfiguration, die Zahl der Valenzelektronen, Periode, Gruppe und Block und sagt voraus, ob das Element ein Metall oder ein Nichtmetall ist.
Lektion: Atombau – Elektronenhülle und Elektronenkonfiguration
Was sie zeigt
Elektronen besetzen Orbitale nach drei Regeln: dem Aufbauprinzip (energieärmstes Unterniveau zuerst), dem Pauli-Prinzip (höchstens zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin pro Orbital) und der Hundschen Regel (in einem Unterniveau besetzen Elektronen erst getrennte Orbitale, bevor sie Paare bilden). Da 4s energieärmer als 3d ist, wird es zuerst gefüllt; deshalb beginnen Kalium und Calcium die Periode 4. Die Simulation reicht von Wasserstoff bis Krypton, einschließlich der Ausnahmen Chrom und Kupfer, und verknüpft jede Konfiguration mit Periode, Gruppe, Block und dem wahrscheinlichen metallischen oder nichtmetallischen Charakter.
So funktioniert es
Stellen Sie die Ordnungszahl Z ein und klicken Sie auf Schrittweise füllen, mit niedriger Füllgeschwindigkeit, damit Sie anhalten und fragen können, wohin das nächste Elektron kommt. Mit Z + 1 ▶ gehen Sie eine Periode entlang. Vergleichen Sie die vollständige und die verkürzte Schreibweise und blenden Sie das Schalenmodell (Bohr) ein, um Orbitalkästchen und Schalen zu verbinden. Achten Sie besonders auf Z = 19 bis 21, 24 und 29.
Einstellbare Parameter
- Ordnungszahl Z 1–36
- Elektronen beim Öffnen schrittweise auffüllen
- Füllgeschwindigkeit 1–10 Elektronen/s
- Schreibweise der Konfiguration Vollständig, Verkürzt (Edelgaskern)
- Schalenmodell (Bohr) anzeigen
Fragen zum Erkunden
- Wie viele ungepaarte Elektronen hat ein Stickstoffatom, und welche Regel erklärt das?
- Warum lautet die Konfiguration von Chrom [Ar]3d⁵4s¹ und nicht [Ar]3d⁴4s²?
- Ein Element hat 7 Elektronen in der Außenschale. Ist es eher ein Metall oder ein Nichtmetall?
Häufige Fragen
Wie schreibt man die Elektronenkonfiguration eines Elements?
Man verteilt die Z Elektronen des Elements nach steigender Energie auf die Unterschalen und füllt jede, bevor die nächste an der Reihe ist: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p und so weiter. Eine s-Unterschale fasst 2 Elektronen, eine p-Unterschale 6. Schwefel, Z = 16, hat 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴, verkürzt mit Edelgaskern [Ne]3s²3p⁴.
Was ist der Unterschied zwischen Schale, Unterschale und Orbital?
Eine Schale ist ein Hauptenergieniveau mit der Nummer n, eine Unterschale ist eine Gruppe gleichartiger Orbitale darin (s, p, d oder f), und ein Orbital ist ein Bereich, der höchstens 2 Elektronen aufnimmt. Die Unterschalen s, p und d haben 1, 3 und 5 Orbitale, fassen also 2, 6 und 10 Elektronen. Eine Schale fasst bis zu 2n² Elektronen.
Wie erkennt man Periode und Gruppe eines Elements an der Elektronenkonfiguration?
Die Periode ist die höchste Schalennummer in der Konfiguration, die Gruppe ergibt sich aus den äußeren Elektronen. Im s-Block entspricht sie der Zahl der äußeren s-Elektronen, im p-Block ist sie 10 plus die äußeren s- und p-Elektronen. Chlor, [Ne]3s²3p⁵, hat davon 7 und steht daher in Periode 3, Gruppe 17.
