2.4　原子核外电子的排布

2.4.1　原子轨道能级

电子的能级主要决定于主量子数n，也受角量子数l影响，即电子的能级主要决定于电子离核的平均距离，同时轨道形状也对其有影响。

鲍林（L. Pauling）根据光谱实验总结出核外电子填充的一般顺序，能级由低到高的填充顺序是：

1s；2s，2p；3s，3p；4s，3d，4p；5s，4d，5p；6s，4f，5d，6p；7s，5f，6d，7p，…

2.4.2　核外电子分布的三个原则

（1）能量最低原理（lowest energy principle）：核外电子尽可能分布到能量最低的轨道。

（2）不相容原理（exclusion principle）：同一个原子内没有四个量子数（运动状态）完全相同的电子，任何一个原子轨道最多能容纳两个自旋方向相反的电子。

（3）洪特规则（Hund’s rule）：在同一亚层的各个轨道（等价轨道）上，电子将优先占据不同的轨道，并且自旋平行。

如遇下列情况，洪特规则按特例处理：当等价轨道全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）或全空时，电子云分布呈球状，能量较低，原子结构较稳定，电子分布按能量最低原理排布。

2.4.3　原子的电子结构分布式

根据上述原则和原子序数（核外电子数、质子数）可以写出大多数原子的电子结构分布式。

化学反应通常仅涉及外层电子的改变，为了避免书写过长，常把内层电子的分布式用该元素前一周期的稀有气体的元素外加方括号（称为原子实）代替，再加上外层电子的分布，即为该原子基态（ground state）时的电子分布式，如氮原子的电子分布式写作 [He]2s22p3。表2.1给出了部分基态原子的电子分布。

表2.1　部分基态原子的电子分布

2.4.4　元素的电负性

原子在分子中吸引电子的能力定义为元素的电负性（electronegativity）。元素的电负性越大，意味着其非金属性越强，在分子中吸引电子的能力越大。氟的电负性最大，人为规定为4.00，并参照热化学数据和分子的键能，确定了其他元素的电负性。这一工作为美国化学家Pauling首创，所以也称作Pauling电负性。表2.2列出了部分元素的电负性。

表2.2　部分元素的电负性