肃核外电子排布的规律螄根据光谱实验数据,多电子原子中的核外电子的排布规律可归纳为以下三条:能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则
螀能量最低原理袈“系统的能量愈低,愈稳定”,是自然界的普遍规律
核外电子的排布也遵循这一规律
基态多电子原子核外电子排布时总是先占据能量最低的轨道,当低能量轨道占满后,才排入高能量的轨道,以使整个原子能量最低
这就是能量最低原理
在个别情况下,虽然按原子轨道能级由低到高的顺序填充了,但并没有达到使整个原子能量最低
例如 第 24 号铬,其价层电子按鲍林填电子顺序从低到高排布应是3d44s2,但按 3d54s1排布才使整个原子能量最低
Pauli 不相容原理 1925 年,奥地利物理学家Pauli W提出,在同一原子中不可能有四个量子数完全相同的 2 个电子同时存在, 这就是 泡利不相容原理 (Pauli exclusion principle)
换言之,在一个原子中不容许有两个电子处于完全相同的运动状态
前已提到n ,l,m三个量子数可以决定一个原子轨道,而自旋角动量量子数,只可能有两个数值,所以在一个原子轨道上最多只能容纳两个自旋方向相反的电子
Hund规则德国科学家Hund F 根据光谱实验指出:“电子在能量相同的轨道(即简并轨道)上排布时,总是尽可能以自旋相同的方向,分占不同的轨道,因为这样的排布方式总能量最低”,这就是洪特规则( Hund’s rule)
而若使两个电子在一个轨道上成对,就要克服它们之间的斥力,要吸收额外的电子成对能(electron pairing energy),原子的总能量就会升高
例如 ,基态碳原子的电子排布为1s2s22p2, 若以方框表示一个原子轨道,则碳原子的核外电子排布的轨道式应表示为而不应表示为或
光谱实验结果和量子力学还指出,简并轨道全充满(如 p6、 d10、f14),半充满(如p3、d5 、f7