Configurazione elettronica di atomi e ioni
Il calcolatore scrive la configurazione elettronica di ogni elemento, dall’idrogeno all’hassio (Z = 1 a 108), e dei suoi ioni. Inserisci il numero atomico, 26 per il ferro, ed eventualmente la carica: mostra l’ordine di riempimento, la scrittura per livelli, la notazione del gas nobile e le eccezioni riportate dal NIST.
Esempio: Numero atomico Z 26 · Carica 0 → Configurazione elettronica: Fe: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶. Fonte: 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). Aggiornato al: .
Come si calcola
La configurazione elettronica dice quanti elettroni stanno in ogni sottolivello: s ne contiene al massimo 2, p 6, d 10 e f 14, riempiti nell’ordine 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d … È il principio dell’Aufbau descritto da OpenStax Chemistry: ogni nuovo elettrone occupa il sottolivello libero a energia più bassa. Il calcolatore applica questa regola e confronta il risultato con gli stati fondamentali pubblicati dal NIST.
La regola della diagonale
A scuola l’ordine si ricava con la regola della diagonale: si scrivono i sottolivelli in righe (1s; 2s 2p; 3s 3p 3d; 4s 4p 4d 4f …) e si leggono lungo frecce oblique. Così 4s viene prima di 3d e 6s prima di 4f. Per controllare, la somma degli esponenti deve dare il numero di elettroni: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 = 20 elettroni fino a 4s², poi i 6 restanti del ferro vanno in 3d.
Configurazione elettronica degli elementi più cercati
| Elemento | Z | Configurazione |
|---|---|---|
| Carbonio (C) | 6 | 1s² 2s² 2p² |
| Azoto (N) | 7 | 1s² 2s² 2p³ |
| Ossigeno (O) | 8 | 1s² 2s² 2p⁴ |
| Sodio (Na) | 11 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ |
| Zolfo (S) | 16 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴ |
| Cloro (Cl) | 17 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ |
| Calcio (Ca) | 20 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² |
| Ferro (Fe) | 26 | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶ |
Configurazione elettronica esterna
La configurazione esterna (o di valenza) è la parte che resta dopo il gas nobile precedente: sodio = [Ne] 3s¹, ferro = [Ar] 3d⁶ 4s², zolfo = [Ne] 3s² 3p⁴. Negli elementi dei gruppi principali basta guardare il livello più esterno: lo zolfo ha 6 elettroni nel livello 3, quanti ne indica il suo gruppo (16) senza la decina. Il calcolatore mostra anche quanti elettroni ci sono per livello e quanti sono spaiati secondo la regola di Hund.
Eccezioni: cromo, rame e altre 18
In 20 degli elementi da 1 a 108 lo stato fondamentale riportato dal NIST non coincide con la previsione. Il cromo è [Ar] 3d⁵ 4s¹ invece di [Ar] 3d⁴ 4s², il rame [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ invece di [Ar] 3d⁹ 4s². OpenStax spiega questi due casi con la stabilità dei sottolivelli semipieni e pieni, e aggiunge che non esiste un metodo semplice per prevedere tutte le eccezioni. Il calcolatore usa quindi i valori del NIST per Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, La, Ce, Gd, Pt, Au, Ac, Th, Pa, U, Np, Cm e Lr e mostra accanto la previsione della regola.
Configurazione elettronica degli ioni
| Ione | Z | Elettroni | Configurazione |
|---|---|---|---|
| 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 |
- I cationi degli elementi dei gruppi principali perdono gli ultimi elettroni entrati; i metalli di transizione perdono prima gli elettroni s più esterni (Fe²⁺ perde 4s², non 3d).
- Gli anioni acquistano elettroni nell’ordine di riempimento (P³⁻ completa 3p⁶).
- I cinque ioni della tabella sono quelli dell’esempio 6.11 di OpenStax.
I dati di ogni elemento sono nella tavola periodica; i numeri di ossidazione di un composto si ricavano con lo strumento numero di ossidazione.
Domande frequenti
Come si scrive la configurazione elettronica?
Si riempiono i sottolivelli nell’ordine 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p … con al massimo 2 (s), 6 (p), 10 (d) o 14 (f) elettroni, finché non sono sistemati tutti. Il ferro (26 elettroni) termina con 4s² 3d⁶.
Qual è la configurazione elettronica del carbonio?
1s² 2s² 2p², in forma abbreviata [He] 2s² 2p². Per la regola di Hund i due elettroni 2p sono spaiati.
Qual è la configurazione elettronica dell’ossigeno?
1s² 2s² 2p⁴, cioè [He] 2s² 2p⁴: due dei quattro elettroni 2p sono spaiati.
Perché cromo e rame sono eccezioni?
Secondo il NIST i loro stati fondamentali sono [Ar] 3d⁵ 4s¹ e [Ar] 3d¹⁰ 4s¹. OpenStax lo attribuisce alla maggiore stabilità di un sottolivello 3d semipieno o pieno; non esiste una regola semplice che preveda tutte le eccezioni.
Quali elementi copre il calcolatore?
Z = 1 a 108 (dall’idrogeno all’hassio), l’estensione della tabella del NIST. Per gli elementi più pesanti PubChem riporta solo configurazioni calcolate o previste.
Cosa significa la notazione del gas nobile?
Il simbolo tra parentesi quadre rappresenta gli elettroni di quel gas nobile: [Ne] = 1s² 2s² 2p⁶. Il sodio diventa [Ne] 3s¹.
Fonti e riferimenti normativi
- 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)
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