Miksi alkuaine niobiumin (järjestysluku Z = 41) uloimmat orbitaalit täyttyvät järjestyksessä 4d4, 5s1 ? Orbitaali 4d olisi puoliksi täynnä, jos siellä olisi viisi elektronia, joten miksi viimeinen elektroni meneekin 5s:lle? Myös täyttymisjärjestys alkuaineilla Z = 42–46 (molybdeeni, teknetium, rutenium, rodium, palladium) sekä Z = 77 (iridium, 5d 9 6s 0 ) on minulle mysteeri. Pystyykö näitä asioita kemian keinoin laskemaan tai päättelemään, vai onko turvauduttava taulukkokirjaan?
Elektronien täyttyminen orbitaaleille noudattaa energiaminimiä ja Paulin kieltosääntöä. Joissain tilanteissa konfiguraatiot eivät aina toteuta täysien ja puoliksi täysien orbitaalien nyrkkisääntöä. Esimerkiksi mainitsemassasi niobiumin tapauksessa on juuri näin. Voisi olettaa, että 5s:n yksi elektroni saisi aikaan puoliksi täyttyneen 4d:n, mutta poikkeuksellisesti energiaminimi saavutetaan taulukkokirjassa esitetyllä tavalla.
Samanlainen poikkeuksellinen tilanne on rutetiumilla ja rhodiumilla. Molybdeeni, teknetium ja palladium voidaan kuitenkin selittää puoliksi täyden ja täyden 4d-orbitaalin periaatteella. Iridiumin rakenne on 5d76s2 .
