1~36号元素基态原子的核外电子排布
广东郑春平
基态原子是处于能量最低状态下的原子,基态原子的核外电子排布,决定了元素周期表的划分和原子半径的变化规律。

要认识基态原子的核外电子排布，必需要掌握排布原则和电子在原子轨道上的排布顺序。

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一、基态原子的核外电子排布三大原则
1、能量最低原则：核外电子的排布要使整个原子的能量最低，以形成稳定结构。

2、泡利不相容原理：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的
自旋方向必须相反。

3、洪特规则：对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能的分占
不同的轨道并且自旋方向相同。

洪特规则实际上是为了更好的遵循能量最低原则，根据光谱实验结果，洪特进一
步指出，能量相同的原子轨道在全充满（p6和d10）、半充满（p3和d5）和全空（p0和
d0）状态时，体系能量最低，原子最稳定。

二、电子在原子轨道上的排布顺序
多电子原子中，电子填充电子轨道时，一般先填满能量低的轨道，再填能量高的轨道原子轨道能量的高低存在以下规律：
1、相同电子层上原子轨道能量的高低：ns<np<nd<nf
2、.形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s<4s……
3、电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2p x、2p y、2p z轨道的能量相等
因此随核电荷数递增，基态原子的电子按如下顺序填入核外电子运动轨道：1S，2S，2P，3S，3P，4S，3d，4P……。

其中，S、P、d分别有1、3、5个轨道，每个轨道只能容纳两个自旋方向相反的电子，当原子最外层的轨道能量相同时，最后几个电子的排布要符合洪特规则。

当出现d轨道时，电子按ns、(n-1)d、np顺序排布，这样的排布方式使体系的能量最低，这一规律叫“能级交错”。

电子排布顺序如图：
三、原子核外电子排布的表示方法
电子排布式：用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数；为了避免电子排布式过于繁琐，可以把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示。

如：Na:1s22s22p63s1或Na:[Ne]3s1。

其中24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1和
Cr：1s22s22p63s23p63d104s1符合洪特规则中的半满、全满状态。

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例题1确定一个基态原子的电子排布应遵循哪些规则？下列电子排布式各违犯了哪一规则？
（1）7N：1s22s22p x22p y1
(2) 28Ni：1s22s22p63s23p63d10
(3)22Ti：1s22s22p63s23p10
解析：基态原子的电子排布应遵循能量最低原则、泡利不相容原理、洪特规则。

（1）中有3个2P电子，根据洪特规则，它们应分占2p x、2p y、2p z三个轨道，电子排布式应为：N：1s22s22p x12p y12p z1；(2) 违反了能量最低原则，由于E3d＜E4s，其正确电子排布式应为：28Ni：7
1s22s22p63s23p63d84s2；(3) 违反了泡利不相容原理，因为3P只有三个轨道，每个轨道最多只能容纳两个电子，总共不应超过6个电子，其正确电子排布式应为：22Ti：1s22s22p63s23p63d24s2。

例题2某元素原子共有5个价电子，其中一个价电子的四个量子数为n＝3，l＝2，m ＝2，m s＝+1/2。

试写出该元素原子核外电子排布式。

解析：本题关键是根据量子数推出价电子排布，由此即可写出核外电子排布式及回答问题。

由一个价电子的量子数可知，该电子为3d电子，由于E3d＜E4s, 则必有两个电子必为4s电子，另两个必为3d电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2。

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