Waardoor komen elektronen van de 3d orbitaal ná de 4s orbitaal? En wat houdt dat in?

Ik denk dat we moeten kijken naar de indeling.
Per schil zijn er een aantal mogelijkheden (althans, wat natuurlijk voor komt).

Als eerste heb je de s-schil (bolvormig)
Daarna de 3 p-schillen (haltervormig)
Dan de 5 d-schillen (dubbele halters + combi van halter/cirkel)
dan de f-schillen (deze ga ik niet eens meer proberen te beschrijven).

Voor elk niveau heb je deze vormen beschikbaar (alleen komt in de natuur het eigenlijk niet voor dat er electronen in de 1d schil gaan zitten, maar ze bestaan wel. Als je je best doet (en soms heeeel erg je best) krijg je elektronen in een 1p-schil).
Voor elk niveau heb je dus deze mogelijkheden.

Nu moet de theoretische Quantum Mechanica echter naar de realiteit gaan kijken. En dat is dat de schillen niet in een (voor ons) logische manier opgevuld worden. De natuur streeft naar een zo laag mogelijke energie toestand (thermodynamica). Dit geldt ook voor het opvullen van de orbitalen.
En daaruit hebben we gezien dat het vullen van een 4s orbitaal gemakkelijker is (energie technisch voordeliger is) dan het vullen van de 3p orbitalen.

Dit heeft ook te maken met de afstand die een electron heeft tot de kern. De atomen waar dit speelt (de alkali en aardalkali metalen) hebben net 1 elektron meer dan de edelgassen die daar 1 of 2 plekken boven staan (in atoomnummer). De kern wordt groter en dan moet er gekeken worden welke orbitaal de meest lage energetische waarde heeft. Dit zijn de bolvormige s-orbitalen (in dit geval).
Hetzelfde geldt voor de orbitalen die daarboven liggen. Zodra je een kansverdeling er op los laat (wat dat zijn de orbitalen, geen vaste banen, maar de kansverdeling dat je het atoom daar terug vindt, vandaar dat je tunneling van elektronen heel simpel kan aantonen a.d.h.v. de p-orbitalen) zie je de "lengte" van de orbitalen groter worden, dus de afstand tot de kern wordt groter.

Samenvattend, de orbitalen vullen zich zodanig dat de laagst mogelijke energie van het systeem gegarandeerd wordt. Helaas is dat niet de volgorde waarop wij de orbitalen naampjes gegeven hebben.