原子的电子排布(也称为电子构型或电子式)是表示原子中电子在不同能级、亚层和轨道上的分布情况。书写时通常遵循以下步骤:
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能级排序:按照能量从低到高的顺序排列能级,这通常是根据能级的能量级别进行的。能级的排序可以参考“鲍林能级图”。
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填充电子:每个能级或亚层最多可容纳的电子数是有限制的(s亚层最多2个电子,p亚层最多6个电子,d亚层最多10个电子,f亚层最多14个电子)。电子填充时遵循泡利不相容原理(一个轨道不能有两个自旋方向相同的电子)和洪特规则(电子尽可能占据不同的轨道,且自旋相同)。
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表示方式:
- 使用符号[n]表示主量子数n对应的能级。
- s, p, d, f分别代表角量子数l=0, 1, 2, 3所对应的亚层。
- 在亚层符号后面加上一个上标,表示该亚层中的电子数目。
例如,氧原子(原子序数8)的电子排布如下:
- 氧的电子总数为8。
- 能级按顺序填充:1s² 2s² 2p⁴。
所以,氧原子的电子式可以写作:1s² 2s² 2p⁴。
对于更复杂的元素,如铁(Fe,原子序数26),其电子排布为:1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶。注意这里使用了4s轨道而不是3d轨道来开始填充,这是因为4s轨道的能量在铁的情况下低于3d轨道。
请注意,对于过渡金属和镧系/锕系元素等特殊情形,电子排布可能会有所不同,因为这些元素涉及到d或f轨道的填充。