本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。 定义 电子层是原子物理学中,一组拥有相同主量子数n的原子轨道。 电子在原子中处于不同的能级状态,粗略说是分层分布的,故电子层又叫能层。电子层可用n(n=1、2、3…)表示,n=1表明第一层电子层(K层),n=2表明第二电子层(L层),依次n=3、 4、5时表明第三(M层)、第四(N层)、第五(O层)。一般随着n值的增加,即按K、L、M、N、O…的顺序,电子的能量逐渐升高、电子离原子核的平均距离也越来越大。电子层可容纳最多电子的数量为2n²。 电子层不能理解为电子在核外一薄层空间内运动,而是按电子出现几率最大的区域,离核远近来划分的。 亨利·莫斯莱和巴克拉首次于X-射线吸收研究的实验中发现电子层。巴克拉把它们称为K、L和、M(以英文字母排列)等电子层(最初 K 和 L 电子层名为 B 和 A,改为 K 和 L 的原因是预留空位给未发现的电子层)。这些字母后来被n值1、2、3等取代。 名字起源 电子层(atomic orbital)的名字起源于玻尔模式中,电子被认为一组一组地围绕着核心以特定的距离旋转,所以轨迹就形成了一个壳。 电子在原子核外排布时,要尽可能使电子的能量最低。一般来说,离核较近的电子具有较低的能量,随着电子层数的增加,电子的能量越来越大;同一层中,各亚层的能量是按s、p、d、f的次序增高的。这两种作用的总结果可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序:1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d....... 排布原理 当原子处在基态时,原子核外电子的排布遵循三个原则: (1)泡利不相容原理 (2)能量最低原理 (3)洪特规则 泡利不相容原理 我们已经知道,一个电子的运动状态要从4个方面来进行描述,即它所处的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子的自旋方向。在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在,这就是泡利不相容原理所告诉大家的。根据这个规则,如果两个电子处于同一轨道,那么,这两个电子的自旋方向必定相反。也就是说,每一个轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子。 根据泡利不相容原理,我们得知:s亚层只有1个轨道,可以容纳两个自旋相反的电子;p亚层有3个轨道,总共可以容纳6个电子;d亚层有5个轨道,总共可以容纳10个