Configuration électronique des éléments

Chaque atome possède une structure  ou configuration électronique  complète (ou réduite) qui rend compte des niveaux d'énergie occupés par ses électrons. La configuration électronique d'un atome est la façon dont les électrons (du nombre Z=A-N) sont distribués entre les couches, sous-couches et cases quantiques.

On utilise une notation standard pour décrire la configuration des électrons de l'atome. Selon cette notation, une sous-couche est notée sous la forme

Les sous-couches de l'atome sont décrites dans l'ordre croissant d'énergie - en d'autres termes, la séquence selon laquelle elles sont remplies

L'état fondamental

Il est facile d'établir à priori la configuration électronique de l'élement dans son état fondamental (énergie de l'atome minimale).

Il existe un certain nombre d'exceptions pour des éléments au-delà de Z=18,.dont le niveau d est incomplètement remplies. Le tableau pressenté reprend la configuration électronique des premiers 86 éléments du tableau périodique dans leur état fondamental, en soulignant les exceptions à la règle de Kletchkowski (notées par *). Par exemple, le chrome Cr (Z= 24) a une configuration de [Ar] 3d54s1, et non [Ar] 3d44s2. De la même manière,. le cuivre Cu (Z= 29) a une configuration de [Ar] 3d104s1, et non [Ar] 3d94s2 comme on pourrait le supposer selon le principe de l'énergie minimale.

Les états excités

L'état fondamental d'un système est l'état de plus basse énergie. Si, à la suite d'un apport extérieur, l'énergie de l'atome augmente, on dit que l'atome se trouve dans un état excité. Cet état est instable, c'est-à-dire que sa durée d'existence est très brève : l'atome excité revient dans l'état stable d'énergie la plus basse.

La couche de valence

Les électrons de la couche de nombre n le plus élevé dans l'état fondamental constituent la couche externe, ou couche de valence, ou encore couche périphérique.

L'existance dans cette couche de doublets, d'électrons célibataires et des cases vides déterminent dans une mesure importante les propriétés chimiques. Par exemple la couche K qui est la plus proche du noyau est toujours saturée avec 2 électrons. La couche le plus à l'extérieur de la plupart des atomes n'est pas complète, elle peut ainsi accepter (provisoirement) des électrons, ou éventuellement en perdre. C'est le cas lors de l'ionisation d'un atome. Les gaz rares (hélium, néon, krypton...) ont la couche la plus extérieure qui est toujours saturée, ils sont inertes sur le plan chimique.

Dans les formes réduites pour la description de la configuration électronique souvent l'on représente les premières couches remplies par leur symbole, et l'on donne une description détaillée du placement des électrons de valence dans la couche externe.