Elektronenverteilung

Elektronenverteilung bezeichnet die Verteilung der Elektronen um den Atomkern bzw. in Molekülen und Festkörpern. In Atomen wird sie durch die Elektronenkonfiguration beschrieben, die angibt, in welchen Orbitalen die Elektronen sitzen. Jedes Orbital kann maximal zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin aufnehmen (Pauli-Ausschlussprinzip). Die Besetzung folgt dem Aufbauprinzip: Zunächst wird das energetisch günstigste Orbital gefüllt (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, …). Die Hundsche Regel besagt, dass innerhalb einer Unterebene die Elektronen möglichst ungepaart und mit gleichem Spin verteilt werden. In Mehr-Elektronensystemen verschiebt sich die Reihenfolge der Orbitalenergien durch Abschirmung der Kernladung, sodass die exakte Reihenfolge oft Ausnahmen kennt.

Die Elektronendichte wird als Wahrscheinlichkeit beschrieben; das Konzept der Orbitale führt zu Raumverteilungen (S-, P-, D- und F-Orbitale). In Molekülen bestimmt die Elektronenverteilung Bindungen, Reaktivität und Eigenschaften wie Elektronegativität. Valenzelektronenordnungen und Lewis-Strukturen dienen als einfache Modelle. In Festkörpern führt die Elektronenverteilung zu Elektronenbändern und Fermi-Verteilungen, was Leitfähigkeit und Elektronik beeinflusst. Moderne Berechnungen (z. B. DFT) liefern quantitative Elektronendichteverteilungen.