پیکربندی الکترونیکی اصطلاحی است که برای توصیف توزیع الکترون ها در یک اتم استفاده می شود. از مجموعه ای از قوانین مبتنی بر مکانیک کوانتومی پیروی می کند که به ما کمک می کند تا بفهمیم چگونه اتم ها با یکدیگر تعامل می کنند تا مولکول ها و ترکیبات را تشکیل دهند. دانستن پیکربندی الکترونیکی یک اتم به ما این امکان را می دهد که خواص شیمیایی، واکنش پذیری و انواع پیوندهایی که می تواند ایجاد کند را پیش بینی کنیم.
الکترون های یک اتم به صورت پوسته هایی در اطراف هسته قرار گرفته اند. این پوسته ها سطوح انرژی نیز نامیده می شوند و با برچسب \(K, L, M, N,\) و غیره از نزدیکترین به هسته شروع می شوند. هر پوسته می‌تواند حداکثر تعداد مشخصی الکترون را در خود جای دهد: \(2n^2\) که \(n\) تعداد پوسته است. بنابراین، پوسته اول (K) می تواند تا 2 الکترون، پوسته دوم (L) تا 8، پوسته سوم (M) تا 18 و غیره را در خود جای دهد.
در این پوسته‌ها، الکترون‌ها بیشتر به سطوح فرعی یا اوربیتال‌ها با برچسب \(s, p, d,\) و \(f\) سازمان‌دهی می‌شوند. اوربیتال \(s\) می تواند تا 2 الکترون، \(p\) تا 6، \(d\) تا 10 و \(f\) تا 14 الکترون را نگه دارد. آرایش الکترون ها در این اوربیتال ها به شرح زیر است. سه قانون اصلی: اصل Aufbau، اصل طرد پائولی، و قانون Hund.
پیکربندی‌های الکترونیکی با فهرست کردن تعداد الکترون‌ها در هر اوربیتال به ترتیب پر شدن نوشته می‌شوند. به عنوان مثال، پیکربندی هیدروژن، که دارای یک الکترون است، \(1s^1\) است. هلیم، با دو الکترون، \(1s^2\) است.
با حرکت به سمت عناصری با الکترون های بیشتر، پیکربندی ها پیچیده تر می شوند. به عنوان مثال، اکسیژن با هشت الکترون دارای پیکربندی \(1s^2 2s^2 2p^4\) است. این نماد نشان می دهد که پوسته اول (پوسته K) به طور کامل با 2 الکترون پر شده است و پوسته دوم (پوسته L) دارای 2 الکترون در اوربیتال \(s\) و 4 الکترون در اوربیتال \(p\) .
سدیم (Na): سدیم دارای 11 الکترون با پیکربندی \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^1\) . این پیکربندی نشان می‌دهد که دو لایه اول کاملاً پر شده‌اند و لایه سوم دارای یک الکترون در مدار \(s\) است.
کلر (Cl): کلر دارای 17 الکترون با پیکربندی \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5\) . این پیکربندی یک پوسته کامل اول و دوم را نشان می‌دهد که پوسته سوم دارای 2 الکترون در اوربیتال \(s\) و 5 الکترون در اوربیتال \(p\) که باعث می‌شود یک الکترون کمتر از پر شدن باشد.
آهن (Fe): آهن، با 26 الکترون، دارای پیکربندی \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6\) . این پیکربندی پیچیده نشان می‌دهد که اوربیتال‌های \(d\) پس از پر شدن اوربیتال \(s\) پوسته چهارم، طبق اصل Aufbau شروع به پر شدن می‌کنند.
درک پیکربندی الکترونیکی اتم ها برای پیش بینی رفتار شیمیایی آنها بسیار مهم است. عناصر موجود در همان گروه جدول تناوبی در بیرونی ترین پوسته خود دارای پیکربندی های مشابهی هستند، که توضیح می دهد که چرا آنها خواص شیمیایی مشابهی از خود نشان می دهند. به عنوان مثال، همه فلزات قلیایی دارای یک الکترون در بیرونی‌ترین اوربیتال خود هستند که منجر به واکنش پذیری و تمایل بالای آنها به تشکیل یون‌های 1+ \(s\) .
علاوه بر این، پیکربندی الکترونیکی بر خواص مغناطیسی، پایداری اتم و انواع پیوندهایی که می تواند تشکیل دهد، تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، عناصر با لایه های فرعی نیمه پر یا کاملا پر به دلیل توزیع الکترون متقارنشان، پایدارتر هستند.
پیکربندی الکترونیکی یک جنبه اساسی از شیمی است که توزیع الکترون ها در اتم ها را توضیح می دهد. از اصول و قواعد خاصی پیروی می کند و امکان پیش بینی خواص و رفتارهای شیمیایی یک عنصر را فراهم می کند. از طریق مطالعه پیکربندی های الکترونیکی، ما بینشی در مورد ماهیت واکنشی عناصر و تعاملات بالقوه آنها در تشکیل مولکول ها و ترکیبات به دست می آوریم.
