Configurația electronică se referă de obicei la aranjarea electronilor în jurul nucleului unui atom în starea sa fundamentală, starea în care toți electronii atomului există la cel mai scăzut nivel de energie posibil. Diferitele niveluri de energie ocupate de electroni sunt adesea denumite învelișuri care înconjoară nucleul atomului. Fiecare înveliș este desemnat de un număr întreg, începând cu 1. Cu cât numărul învelișului este mai mare, cu atât distanța sa de nucleul atomului este mai mare. Electronii din fiecare înveliș există în regiuni numite orbitali sau subînveliș care sunt desemnate s, p, d și f.
Fiecare înveliș de electroni poate fi ocupat de cel mult 2n2 electroni, în care „n” reprezintă numărul de înveliș. Primul înveliș, care este cel mai aproape de nucleu, va conține astfel doar doi electroni, al doilea opt, al treilea 18 și așa mai departe. În interiorul unei învelișuri, fiecare orbital poate fi ocupat de cel mult doi electroni.
Fiecare înveliș conține același tip de orbitali găsit în învelișul anterior și, de asemenea, un nou tip de orbital. Prima înveliș conține doar un orbital s, dar a doua înveliș conține un orbital s și trei orbitali p; fiecare dintre acești orbitali p poate conține doi electroni, astfel încât orbitalii p combinați dintr-o înveliș pot conține până la șase electroni. Al treilea înveliș are un orbital s, trei orbitali p și cinci orbitali d. Cei șapte orbitali f apar mai întâi în a patra înveliș, care deține și un orbital s, trei orbitali p și cinci orbitali d. Orbitalii dincolo de orbitalii f există, dar sunt rar discutați.
O diagramă de configurație electronică arată ordinea în care sunt umpluți orbitalii din cochilii. De exemplu, configurația electronică a elementului sodiu este 1s2 2s2 2p6 3s1, ceea ce înseamnă că cei 11 electroni ai sodiului se găsesc în primul, al doilea și al treilea înveliș de electroni. Orbitalii s ai primului și celui de-al doilea înveliș conțin fiecare doi electroni, iar orbitalul p al celui de-al doilea are șase electroni. Orbitalul s al celei de-a treia învelișuri conține doar un electron; cei trei orbitali p și cei cinci orbitali d ai săi sunt neocupați.
Când scrieți notația configurației electronice, superscriptul de pe litera care indică un tip de orbital nu poate fi niciodată mai mare decât numărul maxim de electroni care pot ocupa acel tip de orbital. Superscriptele pentru s, p, d și f nu vor fi niciodată mai mari de 2, 6, 10 și, respectiv, 14.
Învelișurile și orbitalii cu energie mai joasă sunt umplute înaintea celor cu un nivel de energie mai ridicat. Acest lucru nu înseamnă, totuși, că un înveliș va fi complet umplut înainte ca electronii să înceapă să ocupe următorul înveliș. O diagramă de configurare arată că orbitalul 4s va fi ocupat înaintea orbitalilor 3d. Acest lucru se întâmplă deoarece, pe măsură ce numărul de electroni crește, electronii interacționează între ei și creează condiții în care orbital superior este starea de energie cea mai scăzută pentru următorul electron.
Înțelegerea configurației electronice este deosebit de importantă pentru studiul chimiei. Acest lucru se datorează faptului că reacțiile chimice au loc în general în electronii de valență sau învelișul exterior. Configurația electronică a învelișului de valență oferă informații importante despre modul în care fiecare element reacționează cu ceilalți.