به نحوه‌ی آرایش الکترون‌ها در یک اتم آرایش الکترونی آن اتم می گویند. آرایش الکترونی حالت پایه برای ۱۸ الکترون اول را می توان با این فرض که الکترون ها به ترتیب افزایش n در لایه و به ترتیب افزایش مقدار l در لایه های فرعی قرار می گیرند به دست آورد. در مورد اتم های با عدد اتمی بزرگتر از 18 وضعیت اندکی پیچیده تر است.

طبق قاعده ی حداکثر چندگانگی هوند، الکترون ها به نحوی بین اربیتال های یک لایه فرعی توزیع می شوند که شمار الکترون های جفت نشده با اسپینی موازی به حداکثر برسد. تعداد الکترون های جفت نشده در یک اتم را می توان با اندازه گیری های مغناطیسی تعیین کرد. اجسام پارامغناطیس (اجسامی که دارای الکترون جفت نشده هستند) به داخل میدان مغناطیسی کشیده می شوند در حالی که اجسام دیامغناطیس (اجسامی که تمام الکترون های آن ها جفت شده است) به آرامی به وسیله ی میدان مغناطیسی دفع می شوند.

به منظور به دست آوردن آرایش الکترونی اتم ها  از اتم هیدروژن آغاز می کنیم که یک الکترون در اربیتال 1s دارد. با افزودن یک الکترون به آرایش الکترونی اتم بعدی که هلیم است می رسیم. به همین ترتیب می توانیم ادامه دهیم و به آرایش الکترونی اتم مورد نظرمان برسیم؛ این روش که اولین بار توسط ولفانگ پائولی پیشنهاد شد به روش آفبا (واژه ی آلمانی به معنای بنا کردن) مشهور است. در برخی موارد آرایش الکترونی به دست آمده به روش آفبا خطا دارد اما این خطاها کوچک هستند و اغلب به مکان یک الکترون محدود می شوند.

باید توجه داشته باشیم که انرژی اربیتال ها در اتم هیدروژن فقط وابسته به عدد کوانتومی اصلی، n، می باشد در حالیکه انرژی اربیتال در اتم های دیگر وابسته به عدد کوانتومی اصلی و عدد کوانتومی اربیتالی است. طبق قاعده ی کلچووسکی، ترازی پایدارتر است (سطح انرژی پایین تری دارد) که مقدار n+l کمتری داشته باشد و در صورت برابر بودن این مقدار برای دو اربیتال متفاوت، اربیتال با n کوچکتر پایدارتر است. ترتیب پر شدن اربیتال ها در اتم ها به صورت زیر است:

به الکترون های موجود در آخرین لایه ی الکترونی یک اتم الکترون های لایه ی ظرفیت گفته می شود. این الکترون ها نقش بسزایی در تعیین خواص شیمیایی و واکنش پذیری شیمیایی اتم ها ایفا می کنند. به طوریکه شیمیدان ها اتم هایی که دارای آرایش الکترونی لایه ظرفیت مشابه هستند را در یک گروه قرار می دهند. بر این اساس اتم ها به چند دسته ی کلی تقسیم می شوند:

عناصر دسته ی s: عناصری که زیرلایه s آنها در حال پر شدن است.

عناصر دسته ی p: عناصری که زیر لایه p آنها در حال پر شدن است.

عناصر واسطه: عناصری که زیرلایه d آنها در حال پر شدن است.

عناصر واسطه ی داخلی: عناصری که زیر لایه f آنها در حال پر شدن است (لانتانیدها و اکتینیدها).

در برخی موارد جهت رسیدن به حالت متقارن تر (پایدارتر) در آرایش الکترونی عناصر انحراف دیده می شود:

معمولا برای نشان دادن آرایش الکترونی اتم ها از نماد گازهای نجیب داخل کروشه استفاده می شود و پس از آن آرایش زیرلایه های پس از گاز نجیب نوشته می شود. به عنوان مثال:

19K: [18Ar] 4s1

12Mg: [10Ne] 3s2

16S: [10Ne] 3s2 3p4

می دانیم که یونش به معنای خارج کردن سست ترین الکترون از یک گاز تک اتمی است. با توجه به اینکه سست ترین الکترون همان الکترونی است که در ناپایدارترین تراز قرار گرفته است، همواره در فرایند یونش الکترون از لایه ی ظرفیت خارج می شود. در این جا توجه به این نکته مهم است که در عناصر واسطه، با وجود اینکه ابتدا تراز ns پر می شود و سپس تراز (n-1)d پس از ورود اولین الکترون به تراز d سطح انرژی این اربیتال از اربیتال s پایین تر می آید و در نتیجه ناپایدارترین الکترون، الکترون موجود در اربیتال ns است و الکترون در نتیجه ی یونش از این اربیتال خارج می شود.

اگر نمودار انرژی های یونش برای یک اتم خاص را تا خارج کردن تمام الکترون ها از اتم مربوطه رسم کنیم:

  • تعداد انرژی های یونش برابر تعداد الکترون های موجود در اتم است.

  • تعداد لایه های اصلی موجود در اتم برابر با تعداد جهش های موجود در نمودار است.

  •  تعداد الکترون های موجود در لایه ی ظرفیت اتم برابر با تعداد انرژی های یونش قبل از نخستین جهش است.

  •  مقایسه ی مفیدی  را می توان در مورد عناصر موجود در جدول تناوبی اتم ها انجام داد که در فصل بعدی پس از آشنایی با جدول تناوبی اتم ها به آن خواهیم پرداخت.

  • منبع : مدرسه شیمی ایران