Elektron dizilimi
Atomlar: Aufbau İlkesi ve Madelung Kuralı > Madelung Kuralının diğer eksiklikleri

Ağır atomlar arasında bazıları Madelung kuralına uymaz. Bundan dolayı bunlar hakkında “kararlı hale gelebilmek için yarı dolu alt kabuk” gibi basit bir açıklama yapmak çok ama çok zordur. Bu kurala uymayan çoğu istisnai durum Hartree-Fock hesaplamaları ile tahmin edilebilir. Bu metot orbital enerjisindeki diğer elektronların etkisini dikkate alan yaklaşık bir metottur. İç kabuk elektronları ışık hızına yakın hızlarda hareket ederken, özel göreliliğin atom orbitalinin enerjisindeki etkisi dikkate alınmalıdır, özellikle ağır atomlar için. Daha genel olarak bu relavistik etki, s orbitallerini diğer atom orbitallerine göre daha düşük enerjiye yöneltir. Aşağıdaki tablo elementlerin temel hal dizilimlerini orbitallerin dolumuna göre göstermektedir. Fakat bu tablo, elementlerin temel hallerini orbital enerjilerinin dizisi cinsinden göstermez. Örneğin, 4s orbitali geçiş metallerinde 3d orbitallerinden daha yüksek enerjiyi temsil eder. Ayrıca lantanitlerde 6s orbitali 4f ve 5d orbitallerinden daha yüksek enerjilidir.
| Period 4> Element | Period 4> Z | Period 4> Electron Configuration | Period 5> Element | Period 5> Z | Period 5> Electron Configuration | Period 6> Element | Period 6> Z | Period 6> Electron Configuration | Period 7> Element | Period 7> Z | Period 7> Electron Configuration |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Lanthanum | 57 | [Xe] 6s2 5d1 | Actinium | 89 | [Rn] 7s2 6d1 |  |  |  |  |  |  |
| Cerium | 58 | [Xe] 6s2 4f1 5d1 | Thorium | 90 | [Rn] 7s2 6d2 |  |  |  |  |  |  |
| Praseodymium | 59 | [Xe] 6s2 4f3 | Protactinium | 91 | [Rn] 7s2 5f2 6d1 |  |  |  |  |  |  |
| Neodymium | 60 | [Xe] 6s2 4f4 | Uranium | 92 | [Rn] 7s2 5f3 6d1 |  |  |  |  |  |  |
| Promethium | 61 | [Xe] 6s2 4f5 | Neptunium | 93 | [Rn] 7s2 5f4 6d1 |  |  |  |  |  |  |
| Samarium | 62 | [Xe] 6s2 4f6 | Plutonium | 94 | [Rn] 7s2 5f6 |  |  |  |  |  |  |
| Europium | 63 | [Xe] 6s2 4f7 | Americium | 95 | [Rn] 7s2 5f7 |  |  |  |  |  |  |
| Gadolinium | 64 | [Xe] 6s2 4f7 5d1 | Curium | 96 | [Rn] 7s2 5f7 6d1 |  |  |  |  |  |  |
| Terbium | 65 | [Xe] 6s2 4f9 | Berkelium | 97 | [Rn] 7s2 5f9 |  |  |  |  |  |  |

| Scandium | 21 | [Ar] 4s2 3d1 | Yttrium | 39 | [Kr] 5s2 4d1 | Lutetium | 71 | [Xe] 6s2 4f14 5d1 | Lawrencium | 103 | [Rn] 7s2 5f14 7p1 |
| Titanium | 22 | [Ar] 4s2 3d2 | Zirconium | 40 | [Kr] 5s2 4d2 | Hafnium | 72 | [Xe] 6s2 4f14 5d2 | Rutherfordium | 104 | [Rn] 7s2 5f14 6d2 |
| Vanadyum | 23 | [Ar] 4s2 3d3 | Niobyum | 41 | [Kr] 5s1 4d4 | Tantal | 73 | [Xe] 6s2 4f14 5d3 |  |  |  |
| Krom | 24 | [Ar] 4s1 3d5 | Molybdenum | 42 | [Kr] 5s1 4d5 | Tungsten | 74 | [Xe] 6s2 4f14 5d4 |  |  |  |
| Manganese | 25 | [Ar] 4s2 3d5 | Technetium | 43 | [Kr] 5s2 4d5 | Rhenium | 75 | [Xe] 6s2 4f14 5d5 |  |  |  |
| Demir | 26 | [Ar] 4s2 3d6 | Ruthenium | 44 | [Kr] 5s1 4d7 | Osmium | 76 | [Xe] 6s2 4f14 5d6 |  |  |  |
| Cobalt | 27 | [Ar] 4s2 3d7 | Rhodium | 45 | [Kr] 5s1 4d8 | Iridium | 77 | [Xe] 6s2 4f14 5d7 |  |  |  |
| Nickel | 28 | [Ar] 4s2 3d8 or   [Ar] 4s1 3d9 (disputed) | Palladium | 46 | [Kr] 4d10 | Platinum | 78 | [Xe] 6s1 4f14 5d9 |  |  |  |
| Copper | 29 | [Ar] 4s1 3d10 | Silver | 47 | [Kr] 5s1 4d10 | Gold | 79 | [Xe] 6s1 4f14 5d10 |  |  |  |
| Zinc | 30 | [Ar] 4s2 3d10 | Cadmium | 48 | [Kr] 5s2 4d10 | Mercury | 80 | [Xe] 6s2 4f14 5d10 |  |  |  |