Chapter 1 · Electron configurationTextbook pages 15–18

Electron Configuration and Shell Diagrams ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം

Electrons do not crowd anywhere they like. Like seats in a bus filled from the front row, they fill the shells in order, following three simple rules. Here you learn the rules, write configurations such as 2, 8, 3, draw orbit diagrams like the textbook's, and watch the shells fill up electron by electron for the first 20 elements.

📖 What you need (pages 7–8 of this guide)

Bohr's model: electrons move in fixed orbits ഓർബിറ്റ് = energy levels ഊർജനിലകൾ around the nucleus; the energy increases as you go away from the nucleus (page 7).
Number of electrons = atomic number Z (for a neutral atom); neutrons = A − Z (page 8).
Squares: 1² = 1, 2² = 4, 3² = 9, 4² = 16 (page 3).

1. Where are the electrons?

Questions (page 15).

ബോർ ആറ്റം മാതൃക അനുസരിച്ച് ഇലക്ട്രോൺ എവിടെയാണ് കാണപ്പെടുന്നത്? According to the Bohr atom model ബോർ ആറ്റം മാതൃക, where are the electrons found?
1, 2, 3, 4 എന്നീ ഊർജനിലകൾക്ക് യഥാക്രമം ഏതെല്ലാം പ്രതീകങ്ങളാണ് നൽകിയിരിക്കുന്നത്? Which letters are given to the energy levels 1, 2, 3 and 4?

1. Electrons revolve around the nucleus in definite (fixed) orbits, each with a definite energy – the energy levels or shells ഷെല്ലുകൾ. They are not inside the nucleus.
2. Energy levels 1, 2, 3, 4 are the K, L, M, N shells (and 5 is O).

🪜 Shells K, L, M, N, O (Fig 1.7)

ഒരു ആറ്റത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾ വിവിധ ഓർബിറ്റുകളിൽ ക്രമീകരിക്കപ്പെടുന്നത് ചില നിയമങ്ങൾ അനുസരിച്ചാണ്. – The electrons of an atom are arranged in the different orbits according to some rules.

2. The three rules of filling

Rule 1 · 2n²

ഏതൊരു ഓർബിറ്റിലും ഉൾക്കൊള്ളാവുന്ന പരമാവധി ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം 2n² ആണ് (n = ഓർബിറ്റ് നമ്പർ).The maximum number of electrons any orbit can hold is 2n², where n is the orbit number.

Rule 2 · lower first

പൊതുവേ താഴ്ന്ന ഊർജനിലയിൽ ഉള്ള ഒരു ഓർബിറ്റിൽ ഉൾക്കൊള്ളാവുന്ന പരമാവധി ഇലക്ട്രോണുകൾ നിറഞ്ഞതിനുശേഷം മാത്രമേ അടുത്ത ഊർജനിലയിലുള്ള ഓർബിറ്റിൽ ഇലക്ട്രോൺ പൂരണം നടക്കുകയുള്ളൂ.Generally, electrons start filling the next energy level only after the lower-energy orbit is full.

Rule 3 · outermost ≤ 8

ഏതൊരു ആറ്റത്തിന്റെയും ബാഹ്യ ഓർബിറ്റിൽ ഉൾക്കൊള്ളാവുന്ന പരമാവധി ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം 8 ആയിരിക്കും.The outermost orbit ബാഹ്യ ഓർബിറ്റ് of any atom can hold at most 8 electrons.

Rule 1 in a table (Table 1.3). Work out 2n² for the M and N shells and type the numbers.

✍ Table 1.3 – maximum electrons in each shell

⭐ Key idea (textbook page 16)

ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ഓർബിറ്റുകളിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ നിറയുന്നത് രേഖപ്പെടുത്തുന്നതാണ് ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം.

Recording how the electrons fill the orbits of an atom is called its electron configuration ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം. We write the numbers of electrons in K, L, M, N in order, separated by commas: sodium (11 electrons) → 2, 8, 1.

🧠 Why does sodium need a third shell?

11 electrons: K takes 2 (full, 2 × 1²), L takes 8 (full, 2 × 2²). That uses 10, so the 11th electron must go to M → 2, 8, 1. Think of a bus where the front row (K) has 2 seats and the second row (L) has 8: passenger number 11 has to sit in the third row.

3. Table 1.4 – configurations of elements 1 to 18

ചില മൂലകങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം എഴുതി നോക്കാം. പട്ടിക 1.4 പൂർത്തിയാക്കി സയൻസ് ഡയറിയിൽ രേഖപ്പെടുത്തുക. – Let us write the electron configuration of some elements. Complete Table 1.4. Fill the empty boxes; leave a shell box empty (or type –) if that shell has no electrons.

✍ Table 1.4 – fill in and check

📖 Note (textbook page 17)

1 മുതൽ 18 വരെ അറ്റോമിക നമ്പറുള്ള മൂലകങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം മാത്രമേ ഈ രീതിയനുസരിച്ച് കൃത്യമായി എഴുതാൻ കഴിയൂ. Only for elements with atomic numbers 1 to 18 can the configuration be written exactly by this method. For atomic numbers above 18, the method is learnt in higher classes. (The book's Fig 1.12 does show potassium 2, 8, 8, 1 and calcium 2, 8, 8, 2 – for elements up to 20, the outer shell takes at most 8.)

4. Drawing the orbit diagram (Figs 1.8, 1.9)

ഹൈഡ്രജന്റെ ഓർബിറ്റ് ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നത് ശ്രദ്ധിക്കൂ (ചിത്രം 1.8). – Look at the orbit diagram of hydrogen (Fig 1.8): the nucleus is a disc labelled with the number of protons (p) and neutrons (n); each shell is a circle; each electron is a dot on its circle. Boron (Fig 1.9) has atomic number 5 and mass number 11: 5 protons, 11 − 5 = 6 neutrons, and electrons 2, 3.

🖼 Fig 1.8 hydrogen and Fig 1.9 boron

Rules for a neat diagram: draw the nucleus first and write "Np / Nn" in it; draw one circle per shell; space the electrons on each circle evenly.

Question (page 17). ²⁷₁₃Al ന്റെ ഓർബിറ്റ് ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം ചിത്രീകരിക്കുക. Draw the orbit electron configuration (orbit diagram) of 2713Al.

First find p, n and e. Then write the configuration with the rules, then draw.

🎬 Step by step: the orbit diagram of aluminium-27

Question (pages 17–18). ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ഓർബിറ്റ് ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം നൽകിയിരിക്കുന്നു. ചിത്രം വിശകലനം ചെയ്ത് ചുവടെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നവ കണ്ടെത്തുക. The orbit diagram of an atom is given. Analyse it and find: atomic number, mass number, number of protons, number of neutrons, electron configuration.

🔍 Read the diagram

Protons = 18 → atomic number 18. Neutrons = 22. Mass number = 18 + 22 = 40. Electrons: count the dots ring by ring → 2, 8, 8 (18 electrons = 18 protons ✔). This is argon, 4018Ar.

5. Virtual lab: the shell filler (Z = 1 to 20)

Pick an atomic number. Press Fill one by one and watch each electron take its place, with the rule that sends it there.

🧲 Shell filler

atomic number Z

The slots on the right show 2n² for each shell (K 2, L 8, M 18, N 32). For the first 20 elements M never gets past 8, because the outermost shell holds at most 8 – that is why electron 19 starts the N shell.

6. Activity: orbit diagrams of elements 1–20

1 മുതൽ 18 വരെ അറ്റോമിക നമ്പറുള്ള മൂലക ആറ്റങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം എഴുതി അവയുടെ ഷെൽ ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം സയൻസ് ഡയറിയിൽ ചിത്രീകരിക്കുക. – Write the electron configurations of the elements with atomic numbers 1 to 18 and draw their shell diagrams in your science diary. Draw yours first, then compare with this gallery (19 and 20 are added from Fig 1.12).

🖼 Gallery – shell diagrams of Z = 1 to 20

Neutrons are shown for the commonest atom of each element (for example 3517Cl has 18 neutrons). Look down each column: the number of shells grows by one after 2 (helium), 10 (neon) and 18 (argon).

⚠️ Common mistakes

Putting 8 electrons in K ✗ – K holds only 2.
Filling M before L is full ✗ – for 11 electrons it is 2, 8, 1, not 2, 7, 2.
Putting 9 or more in the outermost shell ✗ – potassium is 2, 8, 8, 1, not 2, 8, 9.
Drawing the electrons inside the nucleus ✗ – the nucleus has only protons and neutrons.

🌐 Explore online needs internet · opens in a new tab

📄 Electron shell Wikipedia
The K, L, M, N shells and the 2n² rule. The parts on subshells (s, p, d) are for higher classes.
🧪 Ptable – interactive periodic table Ptable
Click any element to see its atomic number, its mass and how its electrons are arranged, then compare it with your shell diagrams.

7. Check yourself

🧭 Summary

Shells K, L, M, N (n = 1, 2, 3, 4) hold at most 2n² = 2, 8, 18, 32 electrons.
Fill the lower shell first; the outermost shell holds at most 8.
Configurations: Na 2, 8, 1 · Al 2, 8, 3 · Cl 2, 8, 7 · Ar 2, 8, 8 · K 2, 8, 8, 1 · Ca 2, 8, 8, 2.
Orbit diagram: nucleus "Np / Nn", one circle per shell, electrons spaced evenly.

Next: Isotopes, isobars & isotones ▶