Elektronenkonfiguration von Atomen und Ionen bestimmen
Der Rechner schreibt die Elektronenkonfiguration jedes Elements von Wasserstoff bis Hassium (Z = 1 bis 108) und seiner Ionen. Ordnungszahl eingeben, für Eisen 26, bei Ionen zusätzlich die Ladung: Er zeigt die Besetzungsreihenfolge, die Schreibweise nach Schalen, die Edelgas-Kurzform und die Ausnahmen, die das NIST listet.
Beispiel: Ordnungszahl Z 26 · Ladung 0 → Elektronenkonfiguration: Fe: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶. Quelle: OpenStax Chemistry 2e, 6.4 Electronic Structure of Atoms (Electron Configurations): Aufbau principle, filling order 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d …, Hund’s rule, exceptions Cr/Cu/Nb, noble-gas core notation, ions (Example 6.11: Na⁺, P³⁻, Al²⁺, Fe²⁺, Sm³⁺) (read 10.10.2026). Stand: .
So wird gerechnet
Die Elektronenkonfiguration gibt an, wie viele Elektronen in jedem Unterniveau sitzen: s fasst höchstens 2, p 6, d 10 und f 14 Elektronen, besetzt in der Reihenfolge 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d … Das ist das Aufbauprinzip, wie es OpenStax Chemistry beschreibt: Jedes neue Elektron besetzt das energieärmste freie Unterniveau. Der Rechner wendet diese Regel an und gleicht das Ergebnis mit den Grundzuständen ab, die das NIST veröffentlicht.
Elektronenkonfiguration bestimmen in drei Schritten
- Elektronenzahl festlegen: Beim neutralen Atom ist sie gleich der Ordnungszahl, bei Eisen also 26.
- Unterniveaus der Reihe nach auffüllen, bis alle Elektronen verteilt sind: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 = 20 Elektronen bis 4s², die restlichen 6 kommen in 3d.
- Kontrollieren: Die Hochzahlen müssen zusammen die Elektronenzahl ergeben, und im Periodensystem verrät der Block (s, p, d, f) das zuletzt besetzte Unterniveau.
Tabelle: häufig gefragte Elemente
| Element | Z | Elektronenkonfiguration |
|---|---|---|
| Kohlenstoff (C) | 6 | 1s² 2s² 2p² |
| Stickstoff (N) | 7 | 1s² 2s² 2p³ |
| Sauerstoff (O) | 8 | 1s² 2s² 2p⁴ |
| Natrium (Na) | 11 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ |
| Chlor (Cl) | 17 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ |
| Calcium (Ca) | 20 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² |
| Eisen (Fe) | 26 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶ |
| Kupfer (Cu) | 29 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d¹⁰ |
Die Kurzform ersetzt die inneren Elektronen durch das vorangehende Edelgas: Natrium = [Ne] 3s¹, Eisen = [Ar] 3d⁶ 4s². Im Kästchenschema zeigt die Hundsche Regel, wie sich die Elektronen in einem Unterniveau verteilen: Bei Kohlenstoff sitzen die beiden 2p-Elektronen einzeln mit gleichem Spin, bei Eisen sind vier der sechs 3d-Elektronen ungepaart.
Ausnahmen: Chrom, Kupfer und 18 weitere
Bei 20 der Elemente von 1 bis 108 weicht der Grundzustand laut NIST von der Vorhersage ab. Chrom hat [Ar] 3d⁵ 4s¹ statt [Ar] 3d⁴ 4s², Kupfer [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ statt [Ar] 3d⁹ 4s². OpenStax erklärt diese beiden Fälle mit der Stabilität halb und ganz gefüllter Unterniveaus und betont, dass sich nicht alle Ausnahmen einfach vorhersagen lassen. Der Rechner übernimmt deshalb für Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, La, Ce, Gd, Pt, Au, Ac, Th, Pa, U, Np, Cm und Lr die NIST-Werte und zeigt die Regelvorhersage daneben.
Elektronenkonfiguration von Ionen
| Ion | Z | Elektronen | Konfiguration |
|---|---|---|---|
| Na⁺ | 11 | 10 | 1s² 2s² 2p⁶ |
| P³⁻ | 15 | 18 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ |
| Al²⁺ | 13 | 11 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ |
| Fe²⁺ | 26 | 24 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ |
| Sm³⁺ | 62 | 59 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 4f⁵ |
- Kationen der Hauptgruppen geben die zuletzt aufgenommenen Elektronen ab; Übergangsmetalle verlieren zuerst die äußeren s-Elektronen (Fe²⁺ gibt 4s² ab, nicht 3d).
- Anionen nehmen Elektronen in der Besetzungsreihenfolge auf (P³⁻ füllt 3p⁶).
- Die fünf Ionen der Tabelle sind Beispiel 6.11 bei OpenStax.
Die Daten jedes Elements stehen im Periodensystem; Protonen, Neutronen und Elektronen eines Isotops liefert Neutronen berechnen.
Häufige Fragen
Wie bestimmt man die Elektronenkonfiguration?
Man füllt die Unterniveaus in der Reihenfolge 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p … mit höchstens 2 (s), 6 (p), 10 (d) oder 14 (f) Elektronen auf, bis alle Elektronen verteilt sind. Eisen (26 Elektronen) endet auf 4s² 3d⁶.
Wie lautet die Elektronenkonfiguration von Kohlenstoff?
1s² 2s² 2p², kurz [He] 2s² 2p². Nach der Hundschen Regel sind die beiden 2p-Elektronen ungepaart.
Wie lautet die Elektronenkonfiguration von Eisen?
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶, kurz [Ar] 3d⁶ 4s². Fe²⁺ hat [Ar] 3d⁶, Fe³⁺ [Ar] 3d⁵.
Warum sind Chrom und Kupfer Ausnahmen?
Laut NIST sind ihre Grundzustände [Ar] 3d⁵ 4s¹ und [Ar] 3d¹⁰ 4s¹. OpenStax führt das auf die zusätzliche Stabilität eines halb oder ganz gefüllten 3d-Unterniveaus zurück; eine einfache Regel für alle Ausnahmen gibt es nicht.
Welche Elemente deckt der Rechner ab?
Z = 1 bis 108 (Wasserstoff bis Hassium), den Umfang der NIST-Tabelle. Für schwerere Elemente nennt PubChem nur berechnete oder vorhergesagte Konfigurationen.
Was bedeutet die Edelgasschreibweise?
Das Symbol in eckigen Klammern steht für die Elektronen dieses Edelgases: [Ne] = 1s² 2s² 2p⁶. Natrium wird so zu [Ne] 3s¹.
Quellen und Rechtsgrundlagen
- OpenStax Chemistry 2e, 6.4 Electronic Structure of Atoms (Electron Configurations): Aufbau principle, filling order 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d …, Hund’s rule, exceptions Cr/Cu/Nb, noble-gas core notation, ions (Example 6.11: Na⁺, P³⁻, Al²⁺, Fe²⁺, Sm³⁺) (read 10.10.2026)
- NIST SP 966, Periodic Table: Atomic Properties of the Elements (2019) – ground-state configurations Z = 1–108 (read 10.10.2026)
- PubChem Periodic Table (NCBI/NLM), ElectronConfiguration – cross-check; identical to NIST except Lr (read 10.10.2026)
Stand: · So prüfen wir
Passende Werkzeuge
- Interaktives Periodensystem der ElementePeriodensystem mit allen 118 Elementen: Atommasse, Elektronenkonfiguration, Schmelz- und Siedepunkt. Suche, Temperatur-Schieber, Farben und Druck als PDF.
- Molmasse-RechnerMolare Masse in g/mol aus jeder Summenformel berechnen – mit Klammern, Hydraten wie CuSO4·5H2O, Massenprozent je Element, Rechenweg und n = m/M.
- Neutronen berechnen – mit Protonen und ElektronenNeutronen berechnen aus Massenzahl und Ordnungszahl, dazu Protonen und Elektronen aus der Ladung – für Atome, Isotope und Ionen, mit Rechenweg.
- Oxidationszahlen bestimmen: Rechner Schritt für SchrittOxidationszahlen bestimmen aus der Summenformel: KMnO4 oder SO4 mit Ladung −2 eingeben und für jedes Atom die Oxidationszahl samt angewandter Regel sehen.
- Molarität berechnenMolarität berechnen: mol/l aus Masse und Volumen, Einwaage für eine Lösung, Konzentration aus Massenprozent und Dichte sowie Stöchiometrie – mit Rechenweg.
- Taschenrechner onlineKostenloser Online-Taschenrechner: tippen oder klicken, Ergebnis sofort – mit Punkt-vor-Strich, Klammern, Prozent, Wurzel, Rechenweg und Verlauf.
- Arrhenius-Gleichung: Rechner mit BeispielArrhenius-Gleichung lösen: Aktivierungsenergie aus zwei Geschwindigkeitskonstanten bei zwei Temperaturen berechnen oder k bei neuer Temperatur – mit Beispiel.
- Bundesjugendspiele: Punkte Rechner für die LeichtathletikBundesjugendspiele Punkte Rechner: Leistungen in Sprint, Sprung, Wurf und Lauf eingeben – sofort Punkte je Disziplin, Dreikampf-Summe und Urkunde nach Alter.
- Druckfeder berechnen: Federrate, Federkraft, Spannung und BlocklängeDruckfeder berechnen: Federrate aus Draht, Außendurchmesser und wirksamen Windungen, Federkraft bei einem Weg, Schubspannung, Blocklänge und Spannungsnachweis.