La configuration électronique fait généralement référence à la disposition des électrons autour du noyau d’un atome dans son état fondamental, l’état dans lequel tous les électrons de l’atome existent au niveau d’énergie le plus bas possible. Les différents niveaux d’énergie occupés par les électrons sont souvent appelés enveloppes entourant le noyau de l’atome. Chaque coquille est désignée par un nombre entier, commençant par 1. Plus le numéro de la coquille est élevé, plus sa distance par rapport au noyau de l’atome est grande. Les électrons de chaque couche existent dans des régions appelées orbitales ou sous-couches désignées s, p, d et f.
Chaque couche électronique ne peut pas être occupée par plus de 2n2 électrons, où n correspond au numéro de la couche. La première couche, la plus proche du noyau, ne contiendra donc que deux électrons, la deuxième huit, la troisième 18, et ainsi de suite. Dans une coquille, chaque orbitale ne peut être occupée que par deux électrons.
Chaque coquille contient le même type d’orbitales trouvées dans la coquille précédente et un nouveau type d’orbitale également. La première coquille contient seulement une orbitale s, mais la deuxième coquille contient une orbitale s et trois orbitales p ; chacune de ces orbitales p peut contenir deux électrons, de sorte que les orbitales p combinées dans une coquille peuvent contenir jusqu’à six électrons. La troisième coquille a une orbitale s, trois orbitales p et cinq orbitales d. Les sept orbitales f apparaissent d’abord dans la quatrième coquille, qui contient également une orbitale s, trois orbitales p et cinq orbitales d. Des orbitales au-delà des orbitales f existent mais sont rarement discutées.
Un graphique de configuration électronique montre l’ordre dans lequel les orbitales à l’intérieur des coquilles sont remplies. Par exemple, la configuration électronique de l’élément sodium est 1s2 2s2 2p6 3s1, ce qui signifie que les 11 électrons du sodium se trouvent dans les première, deuxième et troisième couches électroniques. Les orbitales s de la première et de la deuxième couche contiennent chacune deux électrons et l’orbitale p de la seconde a six électrons. L’orbitale s de la troisième couche ne contient qu’un électron ; ses trois orbitales p et ses cinq orbitales d sont inoccupées.
Lors de l’écriture de la notation de configuration électronique, l’exposant sur la lettre indiquant un type d’orbitale ne peut jamais être supérieur au nombre maximum d’électrons pouvant occuper ce type d’orbitale. Les exposants pour s, p, d et f ne seront jamais supérieurs à 2, 6, 10 et 14, respectivement.
Les coquilles et les orbitales à faible énergie sont remplies avant celles qui ont un niveau d’énergie plus élevé. Cela ne signifie pas, cependant, qu’une couche sera complètement remplie avant que les électrons commencent à occuper la couche suivante. Un graphique de configuration montre que l’orbitale 4s sera occupée avant les orbitales 3d. Cela se produit parce que lorsque le nombre d’électrons augmente, les électrons interagissent les uns avec les autres et créent des conditions dans lesquelles l’orbitale la plus élevée est l’état d’énergie le plus bas pour l’électron suivant à occuper.
Comprendre la configuration électronique est particulièrement important pour l’étude de la chimie. En effet, les réactions chimiques se produisent généralement dans la valence ou les électrons de la couche externe. La configuration électronique de la couche de valence fournit des informations importantes sur la façon dont chaque élément réagit avec les autres.