原子核外电子排布应遵循能量最低原理、Hund(洪特)规则和Pauli(泡利)不相容原理。
1. 能量最低原理
能量最低原理是指通过对基态原子的核外电子进行排布,使整个原子的能量处于最低状态,而非是使电子尽可能地排布在能量最低的原子轨道。
注意:电子尽可能地排布在能量最低的原子轨道≠整个原子的能量处于最低状态,因为整个原子的能量不能机械地认为是各电子所占轨道的能量之和。
基态原子:能量处于最低状态的原子。
能级顺序为从上至下箭头依次穿过的先后顺序,如:1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→……。
电子按原子轨道的能级顺序进行排布,以保证整个原子的能量处于最低状态。
例:Br(35)的核外电子排布为1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5,书写时按主量子数的大小顺序进行排列1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5。
2. Pauli(泡利)不相容原理
Pauli不相容原理是指每个轨道(原子轨道中的轨道)最多只能容纳2个电子,且自旋方向相反(↑↓)。
s电子亚层只有一个s轨道,只能容纳2个电子;p电子亚层含有三个简并轨道,能容纳6个电子;d电子亚层含有五个简并轨道,能容纳10个电子;f电子亚层含有七个简并轨道,能容纳14个电子。
3. Hund(洪特)规则
Hund规则是指在能量相等的简并轨道上,电子优先以自旋方向相同的方式分别占据不同的简并轨道,使原子的总能量最低。
简并轨道:能量相等的轨道,如:px,py,pz就是三个能量相等的简并轨道。
例:N原子核外有7个电子,根据能量最低原理和Pauli不相容原理,1s轨道排2个电子,2s轨道排2个电子,根据Hund规则,剩余的3个电子将以自旋方向相同的方式排在三个简并的2px,2py,2pz轨道。
简并轨道处于全满、半满和全空状态时比较稳定
全满:p6,d10,f14
半满:p3,d5,f7
全空:p0,d0,f0
例:Cu(29)的核外电子排布:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1。