In een stabiel atoom bevindt elk elektron zich in een specifieke orbitaal. Volgens het uitsluitingsprincipe van Pauli kunnen er niet meer dan twee elektronen zich in dezelfde orbitaal bevinden. Het enige verschil tussen deze twee elektronen is dan hun spin. Dit is een eigenschap die twee waarden kan hebben; men spreekt wel van “spin omhoog” en “spin omlaag”.
Het komt er dus op neer dat ieder elektron in een atoom een uniek “adres” heeft, beschreven door vier kwantumgetallen:
- het niveau n = 1, 2, 3, … (grootte van de orbitaal)
- het subniveau ℓ = 0, 1, 2, … ofwel s, p, d, f, … (vorm van de orbitaal)
- het magnetisch niveau m (oriëntatie van de orbitaal)
- de spin s = +½ (“omhoog”) of –½ (“omlaag”)
Om de configuratie van elektronen in een atoom te beschrijven, gebruikt men vaak de volgende notatie:
- geef de kwantumgetallen n en ℓ voor een subniveau
- geef aan hoeveel elektronen zich in dat subniveau bevinden.
Voorbeeld: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3.
Dit beschrijft een atoom met 2 + 2 + 6 + 2 + 3 = 15 elektronen. Deze elektronen vullen alle beschikbare ruimte in niveaus 1 en 2, alsmede subniveau 3s. Subniveau 3p heeft ruimte voor zes elektronen, maar is slechts halfvol.
