Configuration électronique d’un atome ou d’un ion

Le calculateur écrit la configuration électronique de chaque élément, de l’hydrogène au hassium (Z = 1 à 108), et de ses ions. Saisissez le numéro atomique, 26 pour le fer, et la charge si besoin : il affiche l’ordre de remplissage, l’écriture par couches, la notation gaz noble et les exceptions que recense le NIST.

Exemple : Numéro atomique Z 26 · Charge 0 → Configuration électronique : Fe : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶. Source : 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). Mise à jour : .

Nombre de protons, par exemple 26 pour le fer (Fe).
0 pour un atome neutre, 2 pour Fe²⁺, −1 pour Cl⁻.
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Résultat

Configuration électronique
Fe : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
Détails
GrandeurValeur
Atome ou ionFe (Z = 26, 26 électrons)
Ordre de remplissage (par énergie)1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
Écriture par couches1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²
Notation gaz noble[Ar] 3d⁶ 4s²
Électrons par couchen = 1: 2 · n = 2: 8 · n = 3: 14 · n = 4: 2
Couche externen = 4 avec 2 électrons
Électrons célibataires (règle de Hund)4
Calculé selon le principe de construction (OpenStax) et comparé aux états fondamentaux du NIST.

Comment le calcul est fait

La configuration électronique indique combien d’électrons occupent chaque sous-couche : s en contient au plus 2, p 6, d 10 et f 14, remplies dans l’ordre 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d … C’est le principe de construction décrit par OpenStax Chemistry : chaque nouvel électron occupe la sous-couche libre de plus basse énergie. Le calculateur applique cette règle et compare le résultat aux états fondamentaux publiés par le NIST.

La règle de Klechkowski

En France on retient cet ordre sous le nom de règle de Klechkowski : les sous-couches se remplissent par valeur croissante de n + ℓ, et à égalité par n croissant. 4s (4 + 0 = 4) passe donc avant 3d (3 + 2 = 5). Sur le schéma en diagonales du lycée, on suit simplement les flèches. Pour vérifier, la somme des exposants doit redonner le nombre d’électrons : 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 = 20 électrons jusqu’à 4s², puis les 6 derniers du fer en 3d.

Configuration électronique d’éléments courants

ÉlémentZConfiguration
Carbone (C)61s² 2s² 2p²
Oxygène (O)81s² 2s² 2p⁴
Aluminium (Al)131s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹
Phosphore (P)151s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³
Chlore (Cl)171s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵
Calcium (Ca)201s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²
Fer (Fe)261s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
Cuivre (Cu)291s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d¹⁰

La notation abrégée remplace les électrons de cœur par le gaz noble précédent : sodium = [Ne] 3s¹, fer = [Ar] 3d⁶ 4s². Le calculateur donne aussi l’écriture par couches (toutes les sous-couches n = 3 avant 4s), qui est celle du NIST, et la couche de valence.

Exceptions : chrome, cuivre et 18 autres

Pour 20 des éléments de 1 à 108, l’état fondamental donné par le NIST s’écarte de la prédiction. Le chrome est [Ar] 3d⁵ 4s¹ au lieu de [Ar] 3d⁴ 4s², le cuivre [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ au lieu de [Ar] 3d⁹ 4s². OpenStax l’explique pour ces deux cas par la stabilité des sous-couches à moitié ou entièrement remplies, en précisant qu’aucune méthode simple ne prédit toutes les exceptions. Le calculateur reprend donc les valeurs du NIST pour Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, La, Ce, Gd, Pt, Au, Ac, Th, Pa, U, Np, Cm et Lr et affiche la prédiction à côté.

Configuration électronique des ions

IonZÉlectronsConfiguration
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

Les données de chaque élément sont dans le tableau périodique ; les degrés d’oxydation d’un composé se trouvent avec l’outil nombre d’oxydation.

Questions fréquentes

Comment écrire la configuration électronique d’un atome ?

On remplit les sous-couches dans l’ordre de Klechkowski 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p … avec au plus 2 (s), 6 (p), 10 (d) ou 14 (f) électrons, jusqu’à placer tous les électrons. Le fer (26 électrons) se termine par 4s² 3d⁶.

Quelle est la configuration électronique de l’oxygène ?

1s² 2s² 2p⁴, soit [He] 2s² 2p⁴. Selon la règle de Hund, deux des quatre électrons 2p sont célibataires.

Quelle est la configuration électronique de Fe²⁺ ?

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶, soit [Ar] 3d⁶ : le fer perd ses deux électrons 4s. Fe³⁺ est [Ar] 3d⁵.

Pourquoi le chrome et le cuivre sont-ils des exceptions ?

D’après le NIST, leurs états fondamentaux sont [Ar] 3d⁵ 4s¹ et [Ar] 3d¹⁰ 4s¹. OpenStax l’attribue à la stabilité d’une sous-couche 3d à moitié ou entièrement remplie ; aucune règle simple ne prédit toutes les exceptions.

Quels éléments le calculateur couvre-t-il ?

Z = 1 à 108 (de l’hydrogène au hassium), l’étendue du tableau du NIST. Pour les éléments plus lourds, PubChem ne donne que des configurations calculées ou prédites.

Que signifie la notation gaz noble ?

Le symbole entre crochets représente les électrons de ce gaz noble : [Ne] = 1s² 2s² 2p⁶. Le sodium s’écrit alors [Ne] 3s¹.

Sources et références juridiques

Dernière mise à jour : · Principes éditoriaux

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