Configurazione elettronica

Per raffigurare schematicamente la distribuzione degli elettroni negli orbitali si può utilizzare un grafico in cui gli orbitali sono rappresentati da caselle e gli elettroni con delle frecce:

impiegando le seguenti regole:

• Le caselle si dispongono dal basso verso l'alto tenendo conto del livello di energia; l'energia non dipende solo dal numero quantico principale, ma anche da quello secondario, perciò l'ordine degli orbitali non coincide con l'ordine crescente del numero quantico principale e la successione può essere stabilita con la regola della diagonale:

Il risultato è il seguente:

• Per il principio di Aufbau si collocano gli elettroni uno alla volta iniziando dall'orbitale con livello energetico più basso (1s).
• In ogni orbitale si possono mettere al massimo 2 elettroni, che devono avere spin opposto (Principio di esclusione di Pauli).
• Quando si arriva agli orbitali p, d o f, che hanno la medesima energia, si riempie prima ciascuno con un elettrone e poi si completano gli orbitali (regola di Hund).

Ad esempio, l'ossigeno ha numero atomico 8, cioè possiede 8 protoni e 8 elettroni; applicando le suddette regole, la rappresentazione elettronica è la seguente:

La configurazione elettronica è quindi:

₈O = 1s² 2s² 2p⁴

Rappresentazione di Lewis

Dal momento che gli orbitali non si riempiono esattamente secondo il numero quantico principale, gli orbitali d ed f sono sempre scavalcati dagli orbitali s e p, perciò non si trovano mai all'ultimo livello di un atomo. Per questo motivo, nel livello più esterno ci sono al massimo otto elettroni.

Sfruttando questa caratteristica, gli elettroni in un atomo possono essere rappresentati con la notazione di Lewis; gli elettroni del livello più esterno sono indicati da punti disposti attorno al simbolo, come se questo fosse iscritto in un quadrato. Per ogni lato si mettono al massimo due elettroni, rispettando la regola di Hund.

Utilizzando l'esempio dell'ossigeno, poiché possiede quattro elettroni nel livello più esterno, vengono rappresentati nel seguente modo:

La notazione evidenzia bene anche gli elettroni spaiati degli orbitali p e la coppia dell'orbitale s.

Senza avere prima stabilito quanti elettroni ci sono nel livello più esterno, lo si può immediatamente scoprire guardando sulla tavola periodica a quale gruppo appartiene l'elemento: il numero del gruppo indica quanti elettroni ci sono nel livello più esterno. 
L'ossigeno appartiene al VI gruppo, perciò ha 6 elettroni nel livello più esterno.