Dernière mise à jour : 2026-07-01

La configuration électronique expliquée

Une configuration électronique décrit la répartition des électrons d'un atome entre ses orbitales. Elle explique la place d'un élément dans le tableau périodique, ses degrés d'oxydation typiques, son comportement magnétique et ses raies spectrales. À partir d'un numéro atomique Z de 1 à 118, cet outil remplit les orbitales selon l'ordre de remplissage standard et renvoie la configuration complète, la notation abrégée avec gaz noble et le nombre d'électrons de valence.

Orbitales et sous-couches

Les électrons occupent des régions appelées orbitales, regroupées en sous-couches s, p, d et f. Chaque sous-couche a une capacité fixe, déterminée par le nombre d'orbitales qu'elle contient (chaque orbitale accueille deux électrons de spins opposés) :

Une sous-couche s'écrit avec son nombre quantique principal, sa lettre et un exposant pour le nombre d'électrons — $2p^{4}$ signifie quatre électrons dans la sous-couche 2p.

L'ordre de remplissage de Klechkowski

La règle de Klechkowski énonce que les électrons occupent d'abord les orbitales de plus basse énergie. Les énergies ne croissent pas dans un ordre numérique simple : la sous-couche 4s se remplit avant 3d, et 6s avant 4f. La règle classe les sous-couches par $n + l$ croissant, puis par $n$ croissant à somme égale. La séquence obtenue est :

Deux autres règles complètent le tableau. Le principe d'exclusion de Pauli limite chaque orbitale à deux électrons de spins opposés. La règle de Hund indique que, au sein d'une sous-couche, les électrons occupent des orbitales séparées avec des spins parallèles avant de s'apparier.

Exemple résolu : fer (Z = 26)

Le fer possède 26 électrons. En remplissant les sous-couches dans l'ordre de Klechkowski jusqu'à placer les 26 :

Les 18 premiers électrons correspondent à la configuration de l'argon, si bien que la notation abrégée les regroupe en [Ar] :

La couche principale externe est $n = 4$, qui contient les électrons $4s^{2}$ ; le fer possède donc 2 électrons de valence selon la convention des groupes principaux.

La notation abrégée avec gaz noble

Écrire la configuration complète d'un élément lourd est fastidieux ; on abrège donc les électrons internes par le gaz noble précédent entre crochets. Les cœurs de gaz noble sont l'hélium (2), le néon (10), l'argon (18), le krypton (36), le xénon (54) et le radon (86). Pour le calcium (Z = 20), les 18 premiers électrons forment le cœur d'argon, et 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² s'écrit [Ar] 4s².

Électrons de valence

Les électrons de valence sont les électrons externes qui participent aux liaisons. Selon la définition des groupes principaux utilisée ici, ce sont les électrons de la couche principale occupée la plus élevée (plus grand $n$), en comptant ns et np. Le sodium (Z = 11) est [Ne] 3s¹, avec un électron de valence ; le chlore (Z = 17) est [Ne] 3s² 3p⁵, avec sept. Pour les métaux de transition, le tableau est plus nuancé, car les électrons (n−1)d peuvent aussi intervenir dans la liaison.

Exceptions à l'ordre de remplissage

Les atomes réels ne suivent pas toujours la prédiction stricte. Le chrome (Z = 24) est observé sous la forme [Ar] 4s¹ 3d⁵ au lieu de [Ar] 4s² 3d⁴, et le cuivre (Z = 29) sous la forme [Ar] 4s¹ 3d¹⁰ au lieu de [Ar] 4s² 3d⁹, car une sous-couche d à demi remplie ou totalement remplie est un peu plus stable. Des irrégularités analogues apparaissent chez les lanthanides, les actinides et les métaux de transition plus lourds. Cet outil applique l'ordre de remplissage standard et n'encode pas ces anomalies ; quelques éléments des blocs d et f diffèrent donc de l'état fondamental mesuré expérimentalement.