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: .

Zahl der Protonen, z. B. 26 für Eisen (Fe).
0 für ein neutrales Atom, 2 für Fe²⁺, −1 für Cl⁻.
Meine ToolboxIhre Eingaben werden nur in diesem Browser gespeichert.

Ergebnis

Elektronenkonfiguration
Fe: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
Details
GrößeWert
Atom oder IonFe (Z = 26, 26 Elektronen)
Besetzungsreihenfolge (nach Energie)1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
Nach Schalen geordnet1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²
Edelgasschreibweise[Ar] 3d⁶ 4s²
Elektronen je Schalen = 1: 2 · n = 2: 8 · n = 3: 14 · n = 4: 2
Äußerste Schalen = 4 mit 2 Elektronen
Ungepaarte Elektronen (Hundsche Regel)4
Berechnet nach dem Aufbauprinzip (OpenStax) und abgeglichen mit den Grundzuständen des NIST.

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

  1. Elektronenzahl festlegen: Beim neutralen Atom ist sie gleich der Ordnungszahl, bei Eisen also 26.
  2. 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.
  3. 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

ElementZElektronenkonfiguration
Kohlenstoff (C)61s² 2s² 2p²
Stickstoff (N)71s² 2s² 2p³
Sauerstoff (O)81s² 2s² 2p⁴
Natrium (Na)111s² 2s² 2p⁶ 3s¹
Chlor (Cl)171s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵
Calcium (Ca)201s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²
Eisen (Fe)261s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
Kupfer (Cu)291s² 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

IonZElektronenKonfiguration
Na⁺11101s² 2s² 2p⁶
P³⁻15181s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶
Al²⁺13111s² 2s² 2p⁶ 3s¹
Fe²⁺26241s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶
Sm³⁺62591s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 4f⁵

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

Stand: · So prüfen wir

Passende Werkzeuge