Madelung kuralı, çok elektronlu atomlarda elektronların orbitallere yerleşim sırasını belirlemek için kullanılan ampirik (deneysel) bir kuraldır. Bu kural, bir atomun temel hal (en düşük enerjili hali) elektron konfigürasyonunun nasıl yazılacağını tahmin etmemize yardımcı olur.
Madelung kuralına göre, elektronlar orbitallere aşağıdaki iki basit kurala göre sırayla doldurulur:
Bu kuralları uygulayarak orbital enerji sıralamasını aşağıdaki gibi buluruz. Elektronlar bu sırayla orbitalleri doldurur:
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f < 6d < 7p ...
Bu sıralamayı kolayca hatırlamak için aşağıdaki diyagramı çizebilirsiniz. Ok yönünde (yukarıdan aşağıya ve soldan sağa) ilerleyerek orbitalleri sıralayabilirsiniz:
Diyagramda, her satır bir n + ℓ toplamını temsil eder. Önce en üst satırdaki orbitali (1s), sonra bir alt satıra inip soldan sağa doğru (2s, 2p) şeklinde ilerlersiniz.
Örnek 1: 4s ve 3d orbitallerini karşılaştıralım.
n + ℓ değeri 4s orbitalinde (4) daha küçük olduğu için, elektronlar önce 4s orbitalini, sonra 3d orbitalini doldurur. Bu nedenle potasyum (K, Z=19) atomunun elektron konfigürasyonu [Ar] 4s¹, kalsiyumun (Ca, Z=20) [Ar] 4s² ve skandiyumun (Sc, Z=21) [Ar] 4s² 3d¹ şeklindedir.
Örnek 2: 3p ve 4s orbitallerini karşılaştıralım.
İki orbitalin de n + ℓ toplamı aynıdır (4). Bu durumda 2. kural devreye girer ve n değeri küçük olan (3 < 4) 3p orbitali önce dolar.
