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Ordre de remplissage des orbitales

Cependant, il n'est pas toujours évident de savoir quelle orbitale sera remplie avant telle autre. Dans la plupart des cas, la règle de Klechkowski permet de retrouver facilement l'ordre de remplissage des orbitales. Il suffit de tracer le tableau suivant :

Couche K 1s
Couche L 2s 2p
Couche M 3s 3p 3d
Couche N 4s 4p 4d 4f
Couche O 5s 5p 5d 5f
Couche P 6s 6p 6d


L'ordre de remplissage est donné par les diagonales successives :

Nous avons donc l'ordre 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s ... C'est en fait l'ordre des valeurs de n + l : 1, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 5 . Lorsque les valeurs de n + l sont égales, c'est l'orbitale de plus petite valeur de n qui est la plus stable.

Il existe cependant 2 exceptions à cette règle : le Cr et le Cu. En effet, ceux-ci acquièrent une énergie électronique plus basse si leur orbitale 3d est remplie entièrement ou à moitié.

Cr (Z = 24) : la règle donne 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4

or il est plus stable d'avoir 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

de même

Cu (Z = 29) : la règle donne 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9

or il est plus stable d'avoir 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10

Comme il est fastidieux d'écrire toutes les orbitales, la configuration électronique est souvent simplifiée en ne gardant que les électrons excédentaires par rapport au gaz rare qui précède l'élément. Ainsi, comme le gaz rare qui précède le Cu c'est l'Ar (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6),

on écrira Cu : [Ar] 4s1 3d10

au lieu de Cu : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10