Voir la source de Configuration électronique

[[Fichier:Electron orbitals.svg|redresse=1.6|vignette|Planche synthétisant la [[règle de Klechkowski]] (à gauche) de remplissage des [[Sous-couche électronique|sous-couches électroniques]]. À droite : en haut, la géométrie des quatre types d'[[Orbitale atomique|orbitales atomiques]] ; au centre, la géométrie de quelques [[Orbitale moléculaire|orbitales moléculaires]]. En bas, le nombre placé en [[exposant (typographie)|exposant]] est le nombre maximal d'[[électron]]s pouvant occuper chacune des 19 sous-couches connues à l'[[état fondamental]], classées par ordre d'énergie croissante.]]

En [[physique atomique]] comme en [[chimie quantique]], la '''configuration électronique''', également appelée '''structure électronique''' ou '''formule électronique''', décrit la distribution des [[électron]]s d'un [[atome]], d'une [[molécule]] ou d'une [[espèce chimique]] dans un ensemble de [[Fonction d'onde|fonctions d'onde]] correspondant à des [[Orbitale atomique|orbitales atomiques]] ou à des [[Orbitale moléculaire|orbitales moléculaires]]<ref name="C01248">{{GoldBook|title=configuration (electronic)|file=C01248}}</ref>. Par exemple, la configuration électronique à l'[[état fondamental]] d'un atome d'[[oxygène]] est {{nobr|1s{{2}} 2s{{2}} 2p{{4}}}}, tandis que celle d'une molécule de [[dioxygène]] {{fchim|O|2}} est {{nobr|1{{math|σ}}{{indexp|g|2}} 1{{math|σ}}{{indexp|u|2}} 2{{math|σ}}{{indexp|g|2}} 2{{math|σ}}{{indexp|u|2}} 1{{math|π}}{{indexp|u|4}} 3{{math|σ}}{{indexp|g|2}} 
1{{math|π}}{{indexp|g|2}}}}, d'où, en [[spectroscopie]], les multiplets {{Nucléide|3||{{serif|Σ}}||g|}}, {{Nucléide|1||{{serif|Δ}}||g|}} et {{Nucléide|1||{{serif|Σ}}||g|+}}.

Une configuration électronique est entièrement déterminée par la connaissance de la [[spinorbitale]] de chaque électron, c'est-à-dire de son [[orbitale atomique|orbitale]] et de son [[spin]]. Ces configurations décrivent chaque électron comme se déplaçant dans une orbitale de manière indépendante dans un champ moyen généré par les autres orbitales. D'un point de vue [[Mathématiques|mathématique]], elles sont calculées à l'aide de [[Déterminant de Slater|déterminants de Slater]] ou de [[Fonction d'état de configuration|fonctions d'état de configuration]].

Conséquence des lois de la [[mécanique quantique]], une [[Énergie (physique)|énergie]] est associée à chaque configuration électronique. Dans certaines conditions, les électrons peuvent passer d'une configuration à une autre moyennant l'émission ou l'absorption d'un [[quantum]] d'énergie sous la forme d'un [[photon]].

La connaissance des configurations électroniques permet de comprendre la construction du [[tableau périodique des éléments]]. Elle permet également de décrire la [[liaison chimique]] dans les molécules, et d'expliquer certaines propriétés des [[matériau]]x, comme la [[liaison métallique]], les [[laser]]s ou encore la nature des [[semiconducteur]]s.

== Éléments théoriques ==

=== Fonctions d'onde et spinorbitales ===

Chaque électron <math>k</math> d'une configuration électronique donnée est entièrement décrit par une [[spinorbitale]] <math>\phi_{i_k}\left(k\right)</math>, produit d'une [[Fonction d'onde|fonction]] d'espace ([[orbitale atomique|orbitale]]) <math>\chi_{i_k}(k)</math> par une fonction de [[spin]] <math>\sigma_{i_k}\left(k\right)</math>, la [[valeur propre]] de cette dernière pouvant valoir <math>-\tfrac{1}{2}</math> ou <math>+\tfrac{1}{2}</math>. La fonction d'onde <math>\psi</math> d'un système à ''n'' électrons peut être vue comme le produit des ''n'' spinorbitales <math>\phi</math> de ces électrons individuels (produit de [[Douglas Hartree|Hartree]]) :

:<math>\psi\left(1,2\ldots n\right) = \sum_{k=1}^{n} \phi_{i_k}\left(k\right)= \sum_{k=1}^{n} \chi_{i_k}(k).\sigma_{i_k}\left(k\right)</math>.

=== Configurations électroniques et niveaux d'énergie ===

[[Fichier:Configuration.png|redresse=.8|vignette|Configuration électronique]]

Chaque configuration électronique est associée à un [[niveau d'énergie]], qui résulte à la fois de l'énergie des électrons sur chaque [[spinorbitale]] et des énergies d'interaction entre ces électrons, comme les [[Interaction d'échange|interactions d'échange]] provenant de la [[Force électrostatique|répulsion]] entre électrons. Un même atome ou une même molécule peuvent présenter plusieurs configurations électroniques, et donc plusieurs états d'énergie. L'état de plus basse énergie est dit ''[[état fondamental]]'', tous les autres étant qualifiés d'''[[État excité|états excités]]''. Le remplissage des spinorbitales à l'état fondamental se fait par niveau d'énergie croissant et, en cas d'égalité entre niveaux d'énergie de spinorbitales différentes, en remplissant d'abord celle de [[spin]] {{nobr|+ {{sfrac|1|2}}}} avant de peupler celles de spin {{nobr|– {{sfrac|1|2}}}} ([[règle de Hund]]).

=== Multiplicité de spin ===

La somme des [[spin]]s de chaque [[électron]] donne le spin total {{mvar|S}} de la configuration. Ce nombre donne directement la [[multiplicité de spin]] associée à cette dernière, qui vaut {{nobr|2{{mvar|S}} + 1}} et en représente le nombre de « micro-états ». Ceux-ci sont caractérisés par la même énergie mais peuvent être discernés par certaines [[spectroscopie]]s : 
* une configuration à [[paire de Lewis|deux électrons appariés]] conduit à un seul micro-état, dit [[singulet]] car il n'y a qu'une seule façon de placer deux électrons dans la même orbitale ;
* une configuration à un [[électron célibataire]] conduit à un [[état doublet]] car il existe deux micro-états : celui où le spin est vers le haut ({{nobr|{{mvar|m{{ind|s}}}} {{=}} + {{sfrac|1|2}}}}), et celui où le spin est vers le bas ({{nobr|{{mvar|m{{ind|s}}}} {{=}} – {{sfrac|1|2}}}}) ; 
* une configuration à deux électrons célibataires correspond à un état singulet si leurs spins sont opposés, et à un [[état triplet]] si leurs spins sont parallèles.

== Application aux atomes ==

Dans le modèle [[Mécanique quantique|quantique]] d'un [[atome]] ou d'une [[molécule]], les [[électron]]s ne gravitent pas autour des [[Noyau atomique|noyaux atomiques]] comme dans le [[Modèle atomique de Rutherford|modèle planétaire de Rutherford]] ou le [[Modèle de Bohr|modèle de Niels Bohr]], mais se répartissent dans un volume autour de ces noyaux de manière [[Probabilité|probabiliste]]. Cette probabilité est évaluée par la [[fonction d'onde]] associée à l'électron et se matérialise sous la forme d'une [[orbitale atomique]] ou d'une [[orbitale moléculaire]] selon qu'on considère un atome isolé ou une molécule.

=== Nombres quantiques ===

Dans un atome — la situation est plus complexe dans une molécule ou dans un cristal — l'[[état quantique]] d'un électron est entièrement décrit par quatre [[Nombre quantique|nombres quantiques]] :

* le [[nombre quantique principal]] {{mvar|n}}, un [[nombre entier naturel]] non nul : {{nobr|{{mvar|n}} ≥ 1}} ;
* le [[Nombre quantique secondaire|nombre quantique azimutal]] {{mvar|ℓ}}, un [[nombre entier]] positif ou nul vérifiant {{nobr|0 ≤ {{mvar|ℓ}} ≤ {{mvar|n}} – 1}} et lié à la [[Quantification (physique)|quantification]] du [[moment angulaire]] de l'orbitale ;
* le [[nombre quantique magnétique]] {{mvar|m{{ind|ℓ}}}}, un nombre entier vérifiant {{nobr|– {{mvar|ℓ}} ≤ {{mvar|m{{ind|ℓ}}}} ≤ {{mvar|ℓ}}}} et lié à la quantification de la [[Projection orthogonale|projection]] du moment angulaire sur un axe donné ;
* le [[nombre quantique magnétique de spin]] {{mvar|m{{ind|s}}}}, lié à la projection du [[spin]] de l'électron sur un axe de quantification, et qui vaut {{nobr|– {{sfrac|1|2}}}} ou {{nobr|+ {{sfrac|1|2}}}}, les électrons correspondants étant couramment représentés par les symboles &darr; et &uarr; ; il s'agit d'une propriété intrinsèque de l'électron, indépendante des trois autres nombres quantiques.

=== Couches, sous-couches et orbitales ===

{| class="wikitable" align="right"
|+ [[Orbitale atomique|Orbitales]] des [[Sous-couche électronique|sous-couches]] 1s, 2s et 2p.
|-
!
! s {{nobr|({{mvar|ℓ}} {{=}} 0)}}
! colspan="3" | p {{nobr|({{mvar|ℓ}} {{=}} 1)}}
|-
!
! {{nobr|{{mvar|m{{ind|ℓ}}}} {{=}} 0}}
! {{nobr|{{mvar|m{{ind|ℓ}}}} {{=}} 0}}
! colspan="2" | {{nobr|{{mvar|m{{ind|ℓ}}}} {{=}} ±1}}
|-
!
! s
! p{{ind|z}}
! p{{ind|x}}
! p{{ind|y}}
|-
! {{nobr|{{mvar|n}} {{=}} 1}}
| [[Fichier:S1M0.png|50px]]
|
|
|
|-
! {{nobr|{{mvar|n}} {{=}} 2}}
| [[Fichier:S2M0.png|50px]]
| [[Fichier:Pz orbital.png|50px]]
| [[Fichier:Px orbital.png|50px]]
| [[Fichier:Py orbital.png|50px]]
|}

Les termes ''couche'', ''sous-couche'' et ''orbitale'' sont hérités du [[modèle de Bohr]], qui faisait orbiter les [[électron]]s sur des trajectoires circulaires de rayon croissant en formant des couches successives autour du [[noyau atomique]]. Ils sont encore très largement employés bien que la réalité physique qu'ils décrivent relève de la [[mécanique quantique]].
* Le [[nombre quantique principal]] {{mvar|n}} seul identifie une [[couche électronique]]. Les différentes couches sont aussi désignées par une lettre majuscule : {{nobr|1=K ({{mvar|n}} = 1)}}, {{nobr|1=L ({{mvar|n}} = 2)}}, {{nobr|1=M ({{mvar|n}} = 3)}}, {{nobr|1=N ({{mvar|n}} = 4)}}, {{nobr|1=O ({{mvar|n}} = 5)}}, {{nobr|1=P ({{mvar|n}} = 6)}} et {{nobr|1=Q ({{mvar|n}} = 7)}}.
* Le [[Couple (mathématiques)|couple]] de [[Nombre quantique|nombres quantiques]] {{nobr|[[Nombre quantique principal|({{mvar|n}}]], [[Nombre quantique secondaire|{{mvar|ℓ}}]])}} identifie une [[sous-couche électronique]].
* Le [[Triplet (mathématiques)|triplet]] {{nobr|[[Nombre quantique principal|({{mvar|n}}]], [[Nombre quantique secondaire|{{mvar|ℓ}}]], [[Nombre quantique magnétique|{{mvar|m{{ind|ℓ}}}}]])}} identifie une [[orbitale atomique]], ou [[case quantique]]. 

En vertu du [[principe d'exclusion de Pauli]], deux électrons d'un même atome ne peuvent partager le même [[état quantique]]<ref name="PT07089">{{GoldBook|title=Pauli exclusion principle|file=PT07089}}</ref>, ce qui signifie qu'au plus deux électrons de [[Nombre quantique de spin|nombres quantiques de spin]] opposés peuvent occuper une même case quantique : lorsqu'un seul électron occupe une orbitale atomique, on parle d’''électron célibataire'' ; lorsque deux électrons occupent une orbitale atomique, on parle d’''électrons appariés''.

À chaque [[Couple (mathématiques)|couple]] {{nobr|({{mvar|n}}, {{mvar|ℓ}})}} est associée une notation permettant de décrire le type de sous-couche correspondant :

* {{mvar|ℓ}} = 0 : sous-couche de type {{serif|s}} (pour ''{{lang|en|sharp}}'' ou ''{{lang|en|simple}}''), notée {{mvar|n}}{{serif|s}} et contenant au plus {{unité|2|électrons}} ;
* {{mvar|ℓ}} = 1 : sous-couche de type {{serif|p}} (pour ''{{lang|en|principal}}''), notée {{mvar|n}}{{serif|p}} et contenant au plus {{unité|6|électrons}} ;
* {{mvar|ℓ}} = 2 : sous-couche de type {{serif|d}} (pour ''{{lang|en|diffuse}}''), notée {{mvar|n}}{{serif|d}} et contenant au plus {{unité|10|électrons}} ;
* {{mvar|ℓ}} = 3 : sous-couche de type {{serif|f}} (pour ''{{lang|en|fine}}'' ou ''{{lang|en|fundamental}}''), notée {{mvar|n}}{{serif|f}} et contenant au plus {{unité|14|électrons}} ;
* {{mvar|ℓ}} = 4 : sous-couche de type {{serif|g}}, notée {{mvar|n}}{{serif|g}} et contenant au plus 18 électrons.

Les noms {{serif|s}}, {{serif|p}}, {{serif|d}} et {{serif|f}} de ces sous-couches proviennent d'un système de catégorisation à partir des [[raie spectrale|raies spectrales]] fondé sur l'observation de leur [[structure fine]], d'où les qualificatifs ''{{lang|en|sharp}}'', ''{{lang|en|principal}}'', ''{{lang|en|diffuse}}'' et ''{{lang|en|fundamental}}''. Quand les quatre premiers types de sous-couches ont été décrits, ils furent associés à ces quatre types de raies spectrales. Les lettres suivant le type {{serif|f}} sont définies en fonction de l'[[ordre alphabétique]] : {{serif|g}}, {{serif|h}}, {{serif|i}}{{etc.}}

Par construction, une couche électronique {{mvar|n}} peut contenir au plus 2{{mvar|n}}{{2}} électrons<ref group=alpha>Les couches O, P et Q ({{nobr|1={{mvar|n}} =}} 5, 6 et 7) ne sont jamais totalement remplies. L'[[oganesson]] par exemple, l'élément connu de [[numéro atomique]] le plus élevé ({{nobr|1={{mvar|Z}} =}} 118), ne comporte que 32 électrons sur la couche O, 18 sur la couche P et 8 sur la couche Q.</ref>, tandis qu'une sous-couche {{mvar|ℓ}} peut contenir au plus {{nobr|2(2{{mvar|ℓ}} + 1)}} électrons, répartis entre les différentes orbitales atomiques {{mvar|m{{ind|ℓ}}}} de la façon suivante :

:{|class="wikitable" align="left" style="text-align:center;"
|+ Dénombrement des électrons par [[Sous-couche électronique|sous-couches]] des cinq premières [[Couche électronique|couches électroniques]]
|-
! colspan="2" | [[Nombre quantique|Nombres quantiques]]
! rowspan="2" | [[Sous-couche électronique|Sous-couche]]
! colspan="9" | [[Nombre quantique magnétique]] {{mvar|m{{ind|ℓ}}}}
! colspan="2" | Nombre d'[[électron]]s
|-
! [[Nombre quantique principal|Principal]]
! [[Nombre quantique secondaire|Azimutal]]
! -4
! -3
! -2
! -1
! 0
! 1
! 2
! 3
! 4
! Sous-couche
! Couche
|- style="border-top:solid 2px #aaa"
| rowspan="1" | {{mvar|n}} = 1
| {{mvar|ℓ}} = 0
| '''1'''''s''
| &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp;
| 2
| rowspan="1" | '''2'''
|- style="border-top:solid 2px #aaa
| rowspan="2" | {{mvar|n}} = 2
| {{mvar|ℓ}} = 0
| '''2'''''s''
| &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp;
| 2
| rowspan="2" | '''8'''
|-
| {{mvar|ℓ}} = 1
| '''2'''''p''
| &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp;
| 6
|- style="border-top:solid 2px #aaa
| rowspan="3" | {{mvar|n}} = 3
| {{mvar|ℓ}} = 0
| '''3'''''s''
| &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp;
| 2
| rowspan="3" | '''18'''
|-
| {{mvar|ℓ}} = 1
| '''3'''''p''
| &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp;
| 6
|-
| {{mvar|ℓ}} = 2
| '''3'''''d''
| &nbsp; || &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp; || &nbsp;
| 10
|- style="border-top:solid 2px #aaa
| rowspan="4" | {{mvar|n}} = 4
| {{mvar|ℓ}} = 0
| '''4'''''s''
| &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp;
| 2
| rowspan="4" | '''32'''
|-
| {{mvar|ℓ}} = 1
| '''4'''''p''
| &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp;
| 6
|-
| {{mvar|ℓ}} = 2
| '''4'''''d''
| &nbsp; || &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp; || &nbsp;
| 10
|-
| {{mvar|ℓ}} = 3
| '''4'''''f''
| &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp;
| 14
|- style="border-top:solid 2px #aaa
| rowspan="5" | {{mvar|n}} = 5
| {{mvar|ℓ}} = 0
| '''5'''''s''
| &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp;
| 2
| rowspan="5" | '''50'''
|-
| {{mvar|ℓ}} = 1
| '''5'''''p''
| &nbsp; || &nbsp; || &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp; || &nbsp; || &nbsp;
| 6
|-
| {{mvar|ℓ}} = 2
| '''5'''''d''
| &nbsp; || &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp; || &nbsp;
| 10
|-
| {{mvar|ℓ}} = 3
| '''5'''''f''
| &nbsp; || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || &nbsp;
| 14
|-
| {{mvar|ℓ}} = 4
| '''5'''''g''
| {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}} || {{nobr|↑ ↓}}
| 18
|}{{Clr}}

=== Règle de Klechkowski et règle de Hund ===

[[Fichier:Atomic orbital diagonal rule.svg|redresse=1.25|vignette|Distribution des [[électron]]s par [[Sous-couche électronique|sous-couches électroniques]] à l'[[état fondamental]] selon la [[règle de Klechkowski]].]]

La distribution des [[électron]]s selon les différentes [[Sous-couche électronique|sous-couches électroniques]] à l'[[état fondamental]] privilégie l'occupation des [[Orbitale atomique|orbitales atomiques]] de plus faible énergie. L'énergie d'un électron sur une orbitale peut être calculée à partir des [[Nombre quantique|nombres quantiques]] qui en définissent l'[[état quantique]], en faisant notamment intervenir des [[Déterminant de Slater|déterminants de Slater]]. En première approche, cette énergie est déterminée par le [[Couple (mathématiques)|couple]] ({{mvar|n}}, {{mvar|ℓ}}) : elle croît avec la somme {{nobr|{{mvar|n}} + {{mvar|ℓ}}}} et, en cas d'égalité de cette somme entre couples différents, elle croît avec {{mvar|n}}. Cette règle, pressentie par [[Charles Janet]] en 1929, formulée par [[Erwin Madelung]] en 1936<ref name="Madelung1936">{{de}} Erwin Madelung, ''Mathematische Hilfsmittel des Physikers'', 1936, Springer, Berlin.</ref> et expliquée par [[Vsevolod Kletchkovski]]<ref name="10.1021/ed056p714">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = D. Pan Wong
 | titre       = Theoretical justification of Madelung's rule
 | périodique  = Journal of Chemical Education
 | volume      = 56
 | numéro      = 11
 | jour        = 
 | mois        = novembre
 | année       = 1979
 | pages       = 714
 | url texte   = http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed056p714
 | consulté le = 28 août 2017
 | doi         = 10.1021/ed056p714
 | pmid        = 
 | bibcode     = 1979JChEd..56..714W
}}</ref>, est appelée pour cette raison ''[[règle de Klechkowski]]'', et le principe qui en découle pour le remplissage des électrons entre sous-couches électroniques est appelé ''principe d'{{lang|de|Aufbau}}'', d'un mot allemand signifiant « édification ».

La règle de Klechkowski implique donc que les électrons occupent successivement les [[Sous-couche électronique|sous-couches]] d'un atome dans l'ordre suivant :

:'''1'''''s'' → '''2'''''s'' → '''2'''''p'' → '''3'''''s'' → '''3'''''p'' → '''4'''''s'' → '''3'''''d'' → '''4'''''p'' → '''5'''''s'' → '''4'''''d'' → '''5'''''p'' → '''6'''''s'' → '''4'''''f'' → '''5'''''d'' → '''6'''''p'' → '''7'''''s'' → '''5'''''f'' → '''6'''''d'' → '''7'''''p''.

Cette règle découle cependant d'une approximation et doit être affinée afin de rendre compte des configurations électroniques observées. Environ un élément sur cinq présente en effet une distribution des électrons à l'état fondamental qui s'écarte légèrement de celle prédite par la simple application de la règle de Klechkowski. Cela provient du fait que les nombres quantiques {{mvar|n}} et {{mvar|ℓ}} ne sont pas seuls à prendre en compte pour déterminer l'énergie d'un électron sur une orbitale atomique. En particulier, une orbitale est d'autant plus stable que le [[nombre quantique magnétique de spin]] résultant des électrons qui l'occupent est élevé ([[règle de Hund]]). Il s'ensuit que, pour les éléments du [[Bloc d du tableau périodique|bloc ''d'']] et du [[Bloc f du tableau périodique|bloc ''f'']] ([[Métal de transition|métaux de transition]], [[lanthanide]]s et [[actinide]]s), il est énergétiquement moins favorable de suivre la règle de Klechkowski que de favoriser l'occupation impaire des sous-couches les plus externes lorsque la couche ''d'' ou ''f'' est vide, à moitié remplie ou entièrement remplie, car l'écart d'énergie entre ces sous-couches est inférieur au gain d'énergie induit par la redistribution des électrons maximisant leur nombre quantique magnétique de spin résultant.

=== Ionisation des éléments de transition ===

L'ordre dans lequel les [[électron]]s remplissent les [[Orbitale atomique|orbitales atomiques]] n'est pas le même que l'ordre dans lequel les électrons sont arrachés des [[atome]]s pour former des [[cation]]s. Ainsi, l'ordre des [[Sous-couche électronique|sous-couches]] affectées par l'[[ionisation]] décroissante d'un atome n'est pas l'inverse de l'ordre issu de la [[règle de Klechkowski]] — {{nobr|{{mvar|n}} + {{mvar|ℓ}}}} croissant puis {{mvar|n}} croissant — mais suit un ordre dans lequel les [[Nombre quantique|nombres quantiques]] individuels sont croissants — {{mvar|n}} croissant puis {{mvar|ℓ}} croissant.

Par exemple, l'atome de [[titane]] Ti et l'[[ion]] de [[fer]] ionisé quatre fois Fe{{exp|4+}} ont tous deux {{unité|22|électrons}} mais présentent respectivement les configurations {{nobr|[Ar] 4s{{2}} 3d{{2}}}} et {{nobr|[Ar] 3d{{4}}}}. Cela provient du fait que l'ordre relatif des niveaux d'énergie associés aux différentes orbitales ne dépend pas que de leurs nombres quantiques, mais également de la [[charge électrique]] du [[noyau atomique]], qui vaut +22 dans le cas du titane mais +26 dans le cas du fer. L'ordre de remplissage des sous-couches d'un cation de moins en moins ionisé est donc :

:'''1'''''s'' → '''2'''''s'' → '''2'''''p'' → '''3'''''s'' → '''3'''''p'' → '''3'''''d'' → '''4'''''s'' → '''4'''''p'' → '''4'''''d'' → '''4'''''f'' → etc.

=== Notation ===

Les [[physicien]]s et les [[chimiste]]s utilisent une notation standard pour indiquer la configuration électronique des atomes. Le principe consiste à noter les [[Sous-couche électronique|sous-couches électroniques]] avec, en [[Exposant (typographie)|exposant]], le nombre d'[[électron]]s occupant chacune de ces sous-couches. L'[[atome d'hydrogène]] ayant un unique électron, sa configuration électronique à l'[[état fondamental]] s'écrit ainsi 1s{{1}}, ce qui dénote la présence d'un électron sur la sous-couche 1s, correspondant à {{nobr|{{mvar|n}} {{=}} 1}} et {{nobr|{{mvar|ℓ}} {{=}} 0}}. L'[[hélium]], dont l'atome possède deux électrons, présente la configuration électronique 1s{{2}} à l'état fondamental. Le [[lithium]], avec trois électrons, présente, à l'état fondamental, la configuration {{nobr|1s{{2}} 2s{{1}}}}, tandis que l'[[oxygène]], avec huit électrons, présente, à l'état fondamental, la configuration {{nobr|1s{{2}} 2s{{2}} 2p{{4}}}}, et que l'[[aluminium]], avec treize électrons, présente, à l'état fondamental, la configuration {{nobr|1s{{2}} 2s{{2}} 2p{{6}} 3s{{2}} 3p{{1}}}}.

Pour les atomes comportant de nombreux électrons, cette notation devient très longue. À l'état fondamental, on utilise alors une notation abrégée en représentant les [[Électron de cœur|électrons de cœur]] par le [[gaz noble]] ayant la même configuration. Ainsi, les dix électrons de cœur de l'aluminium, correspondant à la configuration électronique du [[néon]] (1s{{2}} 2s{{2}} 2p{{6}}), sont représentés par le [[symbole chimique]] de cet [[Élément chimique|élément]] mis entre crochets, de sorte qu'on n'explicite que les trois [[Électron de valence|électrons de valence]] : la configuration électronique de l'aluminium à l'état fondamental s'écrit ainsi {{nobr|&#91;[[Néon|Ne]]&#93; 3s{{2}} 3p{{1}}}}.

L'ordre dans lequel les sous-couches sont listées n'est pas fixé, et importe peu dans la mesure où c'est le nombre d'électrons par sous-couche qui importe. Ainsi, la configuration électronique du [[plomb]] peut-elle indifféremment être écrite {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{10}} 6p{{2}}}} par énergies croissantes, suivant la [[règle de Klechkowski]] pour les [[atome]]s électriquement neutres, ou {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 4f{{14}} 5d{{10}} 6s{{2}} 6p{{2}}}} par nombres quantiques {{mvar|n}} puis {{mvar|ℓ}} croissants, suivant l'ordre inverse d'ionisation pour former des [[cation]]s, observé en [[spectroscopie]].

=== Configuration électronique des 118 éléments chimiques ===

{{Tableau périodique par blocs}}

La construction du [[tableau périodique des éléments]] découle directement du principe d'{{lang|de|Aufbau}} par application de la [[règle de Klechkowski]]. Les [[Période du tableau périodique|périodes]] du tableau sont telles qu'elles se terminent toujours par un [[élément chimique]] dont la [[couche de valence]] est saturée en électrons, tandis que la succession des sous-couches ''s'', ''p'', ''d'' et ''f'' définit les [[Bloc du tableau périodique|blocs]] homonymes ([[Bloc s du tableau périodique|bloc s]], [[Bloc p du tableau périodique|bloc p]], [[Bloc d du tableau périodique|bloc d]] et [[Bloc f du tableau périodique|bloc f]]).

La configuration électronique des {{unité|118|éléments}} reconnus par l'[[Union internationale de chimie pure et appliquée|{{Abréviation|IUPAC|International Union of Pure and Applied Chemistry}}]] est présentée dans le tableau ci-dessous. Elle peut être expliquée à la fois par la [[règle de Klechkowski]] faisant intervenir les nombres quantiques [[Nombre quantique principal|principal]] {{mvar|n}} et [[Nombre quantique secondaire|azimutal]] {{mvar|ℓ}}, et la [[règle de Hund]] faisant intervenir le [[nombre quantique magnétique de spin]] {{mvar|m{{ind|s}}}} ; cette dernière implique que, pour les éléments du [[Bloc d du tableau périodique|bloc ''d'']] et du [[Bloc f du tableau périodique|bloc ''f'']] ([[Métal de transition|métaux de transition]], [[lanthanide]]s et [[actinide]]s), il est énergétiquement moins favorable de suivre la règle de Klechkowski que de favoriser l'occupation impaire des sous-couches les plus externes lorsque la sous-couche ''d'' ou ''f'' est vide, à moitié remplie ou entièrement remplie, car l'écart d'énergie entre ces sous-couches est inférieur au gain d'énergie induit par la redistribution des électrons maximisant leur nombre quantique magnétique de spin résultant (dans le tableau qui suit, les distributions d'électrons irrégulières sont indiquées en rouge et gras) :

{{sticky header}}
:{| class="wikitable sortable sticky-header"
! colspan="3" | [[Élément chimique]]
! [[Famille d'éléments chimiques|Famille d'éléments]]
! Configuration électronique<ref name="CRC Handbook">{{en}} ''[http://hbcponline.com/faces/contents/ContentsSearch.xhtml CRC Handbook of Chemistry and Physics]'', section 1 : ''Basic Constants, Units, and Conversion Factors'', sous-section : ''Electron Configuration of Neutral Atoms in the Ground State'', {{84e|édition}} en ligne, CRC Press, Boca Raton, Floride, 2003.</ref>
|- style="border-top:solid 2px #aaa"
| style="text-align:right" | 1
! H
| [[Hydrogène]]
| [[Non-métal]]
| 1s{{1}}
|-
| style="text-align:right" | 2
! He
| [[Hélium]]
| [[Gaz noble]]
| 1s{{2}}
|- style="border-top:solid 2px #aaa"
| style="text-align:right" | 3
! Li
| [[Lithium]]
| [[Métal alcalin]]
| {{nobr|&#91;[[Hélium|He]]&#93; 2s{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 4
! Be
| [[Béryllium]]
| [[Métal alcalino-terreux]]
| {{nobr|&#91;[[Hélium|He]]&#93; 2s{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 5
! B
| [[Bore]]
| [[Métalloïde]]
| {{nobr|&#91;[[Hélium|He]]&#93; 2s{{2}} 2p{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 6
! C
| [[Carbone]]
| [[Non-métal]]
| {{nobr|&#91;[[Hélium|He]]&#93; 2s{{2}} 2p{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 7
! N
| [[Azote]]
| [[Non-métal]]
| {{nobr|&#91;[[Hélium|He]]&#93; 2s{{2}} 2p{{3}}}}
|-
| style="text-align:right" | 8
! O
| [[Oxygène]]
| [[Non-métal]]
| {{nobr|&#91;[[Hélium|He]]&#93; 2s{{2}} 2p{{4}}}}
|-
| style="text-align:right" | 9
! F
| [[Fluor]]
| [[Halogène]]
| {{nobr|&#91;[[Hélium|He]]&#93; 2s{{2}} 2p{{5}}}}
|-
| style="text-align:right" | 10
! Ne
| [[Néon]]
| [[Gaz noble]]
| {{nobr|&#91;[[Hélium|He]]&#93; 2s{{2}} 2p{{6}}}}
|- style="border-top:solid 2px #aaa"
| style="text-align:right" | 11
! Na
| [[Sodium]]
| [[Métal alcalin]]
| {{nobr|&#91;[[Néon|Ne]]&#93; 3s{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 12
! Mg
| [[Magnésium]]
| [[Métal alcalino-terreux]]
| {{nobr|&#91;[[Néon|Ne]]&#93; 3s{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 13
! Al
| [[Aluminium]]
| [[Métal pauvre]]
| {{nobr|&#91;[[Néon|Ne]]&#93; 3s{{2}} 3p{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 14
! Si
| [[Silicium]]
| [[Métalloïde]]
| {{nobr|&#91;[[Néon|Ne]]&#93; 3s{{2}} 3p{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 15
! P
| [[Phosphore]]
| [[Non-métal]]
| {{nobr|&#91;[[Néon|Ne]]&#93; 3s{{2}} 3p{{3}}}}
|-
| style="text-align:right" | 16
! S
| [[Soufre]]
| [[Non-métal]]
| {{nobr|&#91;[[Néon|Ne]]&#93; 3s{{2}} 3p{{4}}}}
|-
| style="text-align:right" | 17
! Cl
| [[Chlore]]
| [[Halogène]]
| {{nobr|&#91;[[Néon|Ne]]&#93; 3s{{2}} 3p{{5}}}}
|-
| style="text-align:right" | 18
! Ar
| [[Argon]]
| [[Gaz noble]]
| {{nobr|&#91;[[Néon|Ne]]&#93; 3s{{2}} 3p{{6}}}}
|- style="border-top:solid 2px #aaa"
| style="text-align:right" | 19
! K
| [[Potassium]]
| [[Métal alcalin]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 20
! Ca
| [[Calcium]]
| [[Métal alcalino-terreux]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 21
! Sc
| [[Scandium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 22
! Ti
| [[Titane]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 23
! V
| [[Vanadium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{3}}}}
|-
| style="text-align:right" | 24
! Cr
| [[Chrome]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; '''{{coloré|FireBrick|4s{{1}} 3d{{5}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 25
! Mn
| [[Manganèse]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{5}}}}
|-
| style="text-align:right" | 26
! Fe
| [[Fer]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{6}}}}
|-
| style="text-align:right" | 27
! Co
| [[Cobalt]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{7}}}}
|-
| style="text-align:right" | 28
! Ni
| [[Nickel]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{8}} ou '''{{Coloré|FireBrick|4s{{1}} 3d{{9}}}}'''}}{{note|groupe=alpha|Le cas du [[nickel]] est ambigu car il présente deux configurations électroniques d'énergies suffisamment proches pour se recouvrir : l'énergie la plus faible de la configuration régulière {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 3d{{8}} 4s{{2}}}} est inférieure à l'énergie la plus faible de la configuration irrégulière {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 3d{{9}} 4s{{1}}}}, de sorte qu'elle est souvent retenue dans les manuels, d'autant qu'elle est étayée par les données expérimentales ; c'est cependant la configuration irrégulière qui présente l'énergie moyenne la plus faible des deux, de sorte qu'elle est également retenue pour les calculs sur le nickel.}}
|-
| style="text-align:right" | 29
! Cu
| [[Cuivre]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; '''{{Coloré|FireBrick|4s{{1}} 3d{{10}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 30
! Zn
| [[Zinc]]
| [[Métal pauvre]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{10}}}}
|-
| style="text-align:right" | 31
! Ga
| [[Gallium]]
| [[Métal pauvre]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{10}} 4p{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 32
! Ge
| [[Germanium]]
| [[Métalloïde]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{10}} 4p{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 33
! As
| [[Arsenic]]
| [[Métalloïde]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{10}} 4p{{3}}}}
|-
| style="text-align:right" | 34
! Se
| [[Sélénium]]
| [[Non-métal]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{10}} 4p{{4}}}}
|-
| style="text-align:right" | 35
! Br
| [[Brome]]
| [[Halogène]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{10}} 4p{{5}}}}
|-
| style="text-align:right" | 36
! Kr
| [[Krypton]]
| [[Gaz noble]]
| {{nobr|&#91;[[Argon|Ar]]&#93; 4s{{2}} 3d{{10}} 4p{{6}}}}
|- style="border-top:solid 2px #aaa"
| style="text-align:right" | 37
! Rb
| [[Rubidium]]
| [[Métal alcalin]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; 5s{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 38
! Sr
| [[Strontium]]
| [[Métal alcalino-terreux]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; 5s{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 39
! Y
| [[Yttrium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; 5s{{2}} 4d{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 40
! Zr
| [[Zirconium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; 5s{{2}} 4d{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 41
! Nb
| [[Niobium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; '''{{Coloré|FireBrick|5s{{1}} 4d{{4}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 42
! Mo
| [[Molybdène]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; '''{{Coloré|FireBrick|5s{{1}} 4d{{5}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 43
! Tc
| [[Technétium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; 5s{{2}} 4d{{5}}}}
|-
| style="text-align:right" | 44
! Ru
| [[Ruthénium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; '''{{Coloré|FireBrick|5s{{1}} 4d{{7}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 45
! Rh
| [[Rhodium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; '''{{Coloré|FireBrick|5s{{1}} 4d{{8}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 46
! Pd
| [[Palladium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; '''{{Coloré|FireBrick|4d{{10}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 47
! Ag
| [[Argent]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; '''{{Coloré|FireBrick|5s{{1}} 4d{{10}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 48
! Cd
| [[Cadmium]]
| [[Métal pauvre]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; 5s{{2}} 4d{{10}}}}
|-
| style="text-align:right" | 49
! In
| [[Indium]]
| [[Métal pauvre]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; 5s{{2}} 4d{{10}} 5p{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 50
! Sn
| [[Étain]]
| [[Métal pauvre]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; 5s{{2}} 4d{{10}} 5p{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 51
! Sb
| [[Antimoine]]
| [[Métalloïde]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; 5s{{2}} 4d{{10}} 5p{{3}}}}
|-
| style="text-align:right" | 52
! Te
| [[Tellure]]
| [[Métalloïde]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; 5s{{2}} 4d{{10}} 5p{{4}}}}
|-
| style="text-align:right" | 53
! I
| [[Iode]]
| [[Halogène]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; 5s{{2}} 4d{{10}} 5p{{5}}}}
|-
| style="text-align:right" | 54
! Xe
| [[Xénon]]
| [[Gaz noble]]
| {{nobr|&#91;[[Krypton|Kr]]&#93; 5s{{2}} 4d{{10}} 5p{{6}}}}
|- style="border-top:solid 2px #aaa"
| style="text-align:right" | 55
! Cs
| [[Césium]]
| [[Métal alcalin]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 56
! Ba
| [[Baryum]]
| [[Métal alcalino-terreux]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 57
! La
| [[Lanthane]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} '''{{Coloré|FireBrick|5d{{1}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 58
! Ce
| [[Cérium]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} '''{{Coloré|FireBrick|4f{{1}} 5d{{1}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 59
! Pr
| [[Praséodyme]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{3}}}}
|-
| style="text-align:right" | 60
! Nd
| [[Néodyme]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{4}}}}
|-
| style="text-align:right" | 61
! Pm
| [[Prométhium]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{5}}}}
|-
| style="text-align:right" | 62
! Sm
| [[Samarium]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{6}}}}
|-
| style="text-align:right" | 63
! Eu
| [[Europium]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{7}}}}
|-
| style="text-align:right" | 64
! Gd
| [[Gadolinium]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} '''{{Coloré|FireBrick|4f{{7}} 5d{{1}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 65
! Tb
| [[Terbium]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{9}}}}
|-
| style="text-align:right" | 66
! Dy
| [[Dysprosium]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{10}}}}
|-
| style="text-align:right" | 67
! Ho
| [[Holmium]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{11}}}}
|-
| style="text-align:right" | 68
! Er
| [[Erbium]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{12}}}}
|-
| style="text-align:right" | 69
! Tm
| [[Thulium]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{13}}}}
|-
| style="text-align:right" | 70
! Yb
| [[Ytterbium]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}}}}
|-
| style="text-align:right" | 71
! Lu
| [[Lutécium]]
| [[Lanthanide]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 72
! Hf
| [[Hafnium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 73
! Ta
| [[Tantale (chimie)|Tantale]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{3}}}}
|-
| style="text-align:right" | 74
! W
| [[Tungstène]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{4}}}}
|-
| style="text-align:right" | 75
! Re
| [[Rhénium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{5}}}}
|-
| style="text-align:right" | 76
! Os
| [[Osmium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{6}}}}
|-
| style="text-align:right" | 77
! Ir
| [[Iridium]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{7}}}}
|-
| style="text-align:right" | 78
! Pt
| [[Platine]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; '''{{Coloré|FireBrick|6s{{1}}}}''' 4f{{14}} '''{{Coloré|FireBrick|5d{{9}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 79
! Au
| [[Or]]
| [[Métal de transition]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; '''{{Coloré|FireBrick|6s{{1}}}}''' 4f{{14}} '''{{Coloré|FireBrick|5d{{10}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 80
! Hg
| [[Mercure (chimie)|Mercure]]
| [[Métal pauvre]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{10}}}}
|-
| style="text-align:right" | 81
! Tl
| [[Thallium]]
| [[Métal pauvre]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{10}} 6p{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 82
! Pb
| [[Plomb]]
| [[Métal pauvre]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{10}} 6p{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 83
! Bi
| [[Bismuth]]
| [[Métal pauvre]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{10}} 6p{{3}}}}
|-
| style="text-align:right" | 84
! Po
| [[Polonium]]
| [[Métal pauvre]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{10}} 6p{{4}}}}
|-
| style="text-align:right" | 85
! At
| [[Astate]]
| [[Métalloïde]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{10}} 6p{{5}}}}
|-
| style="text-align:right" | 86
! Rn
| [[Radon]]
| [[Gaz noble]]
| {{nobr|&#91;[[Xénon|Xe]]&#93; 6s{{2}} 4f{{14}} 5d{{10}} 6p{{6}}}}
|- style="border-top:solid 2px #aaa"
| style="text-align:right" | 87
! Fr
| [[Francium]]
| [[Métal alcalin]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{1}}}}
|-
| style="text-align:right" | 88
! Ra
| [[Radium]]
| [[Métal alcalino-terreux]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}}}}
|-
| style="text-align:right" | 89
! Ac
| [[Actinium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} '''{{Coloré|FireBrick|6d{{1}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 90
! Th
| [[Thorium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} '''{{Coloré|FireBrick|6d{{2}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 91
! Pa
| [[Protactinium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} '''{{Coloré|FireBrick|5f{{2}} 6d{{1}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 92
! U
| [[Uranium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} '''{{Coloré|FireBrick|5f{{3}} 6d{{1}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 93
! Np
| [[Neptunium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} '''{{Coloré|FireBrick|5f{{4}} 6d{{1}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 94
! Pu
| [[Plutonium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{6}}}}
|-
| style="text-align:right" | 95
! Am
| [[Américium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{7}}}}
|-
| style="text-align:right" | 96
! Cm
| [[Curium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} '''{{Coloré|FireBrick|5f{{7}} 6d{{1}}}}'''}}
|-
| style="text-align:right" | 97
! Bk
| [[Berkélium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{9}}}}
|-
| style="text-align:right" | 98
! Cf
| [[Californium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{10}}}}
|-
| style="text-align:right" | 99
! Es
| [[Einsteinium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{11}}}}
|-
| 100
! Fm
| [[Fermium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{12}}}}
|-
| 101
! Md
| [[Mendélévium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{13}}}}
|-
| 102
! No
| [[Nobélium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}}}}
|-
| 103
! Lr
| [[Lawrencium]]
| [[Actinide]]
| {{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} '''{{Coloré|FireBrick|7p{{1}}}}'''}}
|-
| 104
! Rf
| [[Rutherfordium]]
| [[Métal de transition]]
| ''{{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{2}}}}''
|-
| 105
! Db
| [[Dubnium]]
| [[Métal de transition]]
| ''{{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{3}}}}''
|-
| 106
! Sg
| [[Seaborgium]]
| [[Métal de transition]]
| ''{{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{4}}}}''
|-
| 107
! Bh
| [[Bohrium]]
| [[Métal de transition]]
| ''{{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{5}}}}''
|-
| 108
! Hs
| [[Hassium]]
| [[Métal de transition]]
| ''{{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{6}}}}''
|-
| 109
! Mt
| [[Meitnerium]]
| Indéterminée
| ''{{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{7}}}}''
|-
| 110
! Ds
| [[Darmstadtium]]
| Indéterminée
| ''{{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{8}}}}''
|-
| 111
! Rg
| [[Roentgenium]]
| Indéterminée
| ''{{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{9}}}}''
|-
| 112
! Cn
| [[Copernicium]]
| [[Métal de transition]]
| ''{{nobr|&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{10}}}}''
|-
| 113
! Nh
| [[Nihonium]]
| Indéterminée
| {{nobr|''&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{10}} 7p{{1}}''}}
|-
| 114
! Fl
| [[Flérovium]]
| Indéterminée
| {{nobr|''&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{10}} 7p{{2}}''}}
|-
| 115
! Mc
| [[Moscovium]]
| Indéterminée
| {{nobr|''&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{10}} 7p{{3}}''}}
|-
| 116
! Lv
| [[Livermorium]]
| Indéterminée
| {{nobr|''&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{10}} 7p{{4}}''}}
|-
| 117
! Ts
| [[Tennesse]]
| Indéterminée
| {{nobr|''&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{10}} 7p{{5}}''}}
|-
| 118
! Og
| [[Oganesson]]
| Indéterminée
| {{nobr|''&#91;[[Radon|Rn]]&#93; 7s{{2}} 5f{{14}} 6d{{10}} 7p{{6}}''}}
|}

== Application aux molécules ==
{{article détaillé|orbitale moléculaire|chimie numérique}}

Dans le cas des [[molécule]]s, le calcul des [[Orbitale moléculaire|orbitales moléculaires]] est plus complexe que dans le cas des [[atome]]s isolés. Plusieurs méthodes permettent d'établir ces orbitales, comme la [[combinaison linéaire d'orbitales atomiques]], utilisées en [[chimie numérique]] pour calculer les structures et les propriétés des [[Espèce chimique|espèces chimiques]] à l'aide d'outils informatiques modélisant les lois de la chimie théorique.

La notation de la configuration électronique d'une molécule repose sur les [[Symétrie moléculaire|symétries moléculaires]] {{math|σ}}, {{math|π}}, {{math|δ}} et {{math|φ}}, correspondant à celles des orbitales atomiques {{Serif|s}}, {{Serif|p}}, {{Serif|d}} et {{Serif|f}}. On parle ainsi de [[Liaison σ|{{nobr|liaison {{math|σ}}}}]], [[Liaison π|{{nobr|liaison {{math|π}}}}]], [[Liaison δ|{{nobr|liaison {{math|δ}}}}]] et [[Liaison φ|{{nobr|liaison {{math|φ}}}}]]. Dans le cas des molécules [[Centrosymétrie|centrosymétriques]], un [[Indice (typographie)|indice]] '''g''' ou '''u''' indique la [[Parité (physique)|parité]] de la liaison, de l'[[allemand]] ''{{lang|de|gerade}}'' « pair » et ''{{lang|de|ungerade}}'' « impair ». Le nombre d'[[électron]]s de l'orbitale moléculaire ainsi définie est indiqué en [[Exposant (typographie)|exposant]].

Dans le cas de la molécule d'[[Dioxygène|oxygène]] {{fchim|O|2}}, la configuration électronique peut être écrite indifféremment {{nobr|1{{math|σ}}{{indexp|g|2}} 1{{math|σ}}{{indexp|u|2}} 2{{math|σ}}{{indexp|g|2}} 2{{math|σ}}{{indexp|u|2}} 3{{math|σ}}{{indexp|g|2}} 1{{math|π}}{{indexp|u|4}} 1{{math|π}}{{indexp|g|2}}}}<ref name="0-205-12770-3">{{en}} I. N. Levine, ''Quantum Chemistry'', {{4e|édition}},Prentice Hall, 1991, {{p.|376}}. {{ISBN|0-205-12770-3}}</ref>{{,}}<ref name="0-13-841891-8">{{en}} G. L. Miessler et D. A. Tarr, ''Inorganic Chemistry'' {{2e|édition}}, Prentice Hall, 1999, {{p.|118}}. {{ISBN|0-13-841891-8}}</ref> ou {{nobr|1{{math|σ}}{{indexp|g|2}} 1{{math|σ}}{{indexp|u|2}} 2{{math|σ}}{{indexp|g|2}} 2{{math|σ}}{{indexp|u|2}} 1{{math|π}}{{indexp|u|4}} 3{{math|σ}}{{indexp|g|2}} 1{{math|π}}{{indexp|g|2}}}}<ref name="C01248"/>.

Une autre représentation, employée pour les [[Molécule diatomique|molécules diatomiques]], fait intervenir le terme moléculaire noté {{Nucléide|2{{mvar|S}}+1||{{serif|Λ}}||{{serif|Ω}},(g/u)|(+/−)}}, où {{mvar|S}} est le [[spin]] total, {{serif|Λ}} la projection du [[moment cinétique orbital]] sur l'axe internucléaire (représentée par {{serif|Σ}}, {{serif|Π}}, {{serif|Δ}} et {{serif|Φ}} pour {{serif|Λ}} valant 0, 1, 2 et 3), {{serif|Ω}} la projection du [[moment cinétique]] total sur l'axe internucléaire, g/u l'indication d'une symétrie paire/impaire, et +/− la symétrie de réflexion autour d'un plan arbitraire contenant l'axe internucléaire.

Dans le cas de la molécule d'oxygène {{fchim|O|2}}, les termes sont  {{Nucléide|3||{{serif|Σ}}||g|}}, {{Nucléide|1||{{serif|Δ}}||g|}} et {{Nucléide|1||{{serif|Σ}}||g|+}}.

== Application aux cristaux ==

Dans un solide, les états électroniques deviennent très nombreux. Ils cessent d'être discrets, et se mélangent en une étendue continue d'états possibles, comme la bande de valence ou la bande de conduction. La notion de configuration électronique cesse d'être pertinente, et laisse la place à la [[théorie des bandes]].

== Notes et références ==
{{Traduction/Référence|en|Electron configuration|197658201}}

=== Notes ===
{{Références|groupe=alpha}}

=== Références ===
{{Références|taille=30}}

== Voir aussi ==
=== Articles connexes ===
* [[Configuration électronique par élément chimique]]

=== Liens externes ===
* Orbitales atomiques : [http://hypo.ge-dip.etat-ge.ch/physic/simulations/orbitales/orbitales.html?nfield=2&lfield=0&mfield=0  Changez n, l, m et cliquez "plot" ] (java 1.5 requis)

{{Palette|Configuration électronique}}
{{Portail|chimie|sciences quantiques}}

[[Catégorie:Physique atomique]]
[[Catégorie:Chimie quantique]]
[[Catégorie:État électronique]]