核外电子的实际排布

核外电子排布规律

一、s p d f是鲍尔轨道排布，它是错误的。

二、实际的电子轨道排布：

①[a b c]表示层，列数3表示这个层的轨道数是3个，a，b，c分别是这3个轨道的电子数。

②同层的轨道近似平行，相邻两层的轨道近似互相垂直(可能差10度左右)。

③红色数字变化的地方就是轨道电子增减的地方。

④轨道(轨迹)是电子锯齿形前进形成的椭圆带。

⑤原子核最大7个层，每层最大轨道数和每个轨道最大电子数如下：

[2] [2 4 2] [4 10 4] [4 12 12 4] [4 12 12 4] [4 10 4] [2]

☆氢只有一层、一个轨道

1 氢H 1s1 [1] 2.08 ←绿色的数字是原子核半径，单位‘埃’。1埃=0.1纳米。

2 氦He 1s2 [2] ? ←第一层最大电子数2个。

☆锂开始出现第二层轨道(每层电子数：2,1，两层轨道垂直)

3 锂Li 2s1 [2] [1] 1.55

4 铍Be 2s2 [2] [2] 1.12 120

5 硼B 2s2 2p1 [2] [3] 0.98

6 碳C 2s2 2p2 [2] [4] 0.91

☆氮开始第二层轨道分裂为2个平行轨道

7 氮N 2s2 2p3 [2] [3 2] 0.92

8 氧O 2s2 2p4 [2] [3 3] 0.65

☆氟开始第二层轨道分裂为3个平行轨道

9 氟F 2s2 2p5 [2] [2 3 2] 0.57

10 氖Ne 2s2 2p6 [2] [2 4 2] 0.51 ←第二层最大电子数8个。

☆钠开始出现第三层轨道(每层电子数：2,8,1)

11 钠Na 3s1 [2] [2 4 2] [1] 1.9

12 镁Mg 3s2 [2] [2 4 2] [2] 1.6 36

13 铝Al 3s2 3p1 [2] [2 4 2] [3] 1.43 2.75 25

14 硅Si 3s2 3p2 [2] [2 4 2] [4] 1.32

15 磷P 3s2 3p3 [2] [2 4 2] [3 2] 1.28

16 硫S 3s2 3p4 [2] [2 4 2] [3 3] 1.27

17 氯Cl 3s2 3p5 [2] [2 4 2] [2 3 2] 0.97

18 氩Ar 3s2 3p6 [2] [2 4 2] [2 4 2] 0.88

☆钾开始出现第四层轨道(每层电子数：2,8,8,1)

19 钾K 4s1 [2] [2 4 2] [2 4 2] [1] 2.35 1

20 钙Ca 4s2 [2] [2 4 2] [2 4 2] [2] 1.97 2

21 钪Sc 3d1 4s2 [2] [2 4 2] [2 5 2] [2] 1.62 3

22 钛Ti 3d2 4s2 [2] [2 4 2] [2 6 2] [2] 1.45 4,3,2 115

23 钒V 3d3 4s2 [2] [2 4 2] [2 7 2] [2] 1.34 5,4,3,2 264

24 铬Cr 3d5 4s1 [2] [2 4 2] [3 6 3] [2] 1.3 6,3,2 9 110

25 锰Mn 3d5 4s2 [2] [2 4 2] [3 7 3] [2] 1.35 7,6,4,2,3 6 210

26 铁Fe 3d6 4s2 [2] [2 4 2] [3 8 3] [2] 1.26 2,3 4.5 50

27 钴Co 3d7 4s2 [2] [2 4 2] [3 9 3] [2] 1.25 2,3 125

28 镍Ni 3d8 4s2 [2] [2 4 2] [3 10 3] [2] 1.24 2,3 80

29 铜Cu 3d10 4s1 [2] [2 4 2] [4 10 4] [1] 1.28 2,1 3 40 ←第三层最大电子数18个。

30 锌Zn 3d10 4s2 [2] [2 4 2] [4 10 4] [2] 1.38 2 35

31 镓Ga 4s2 4p1 [2] [2 4 2] [4 10 4] [3] 1.41 3

32 锗Ge 4s2 4p2 [2] [2 4 2] [4 10 4] [4] 1.37 4

33 砷As 4s2 4p3 [2] [2 4 2] [4 10 4] [3 2] 1.39 -3/3,5

34 硒Se 4s2 4p4 [2] [2 4 2] [4 10 4] [3 3] 1.4

35 溴Br 4s2 4p5 [2] [2 4 2] [4 10 4] [2 3 2] 1.12

36 氪Kr 4s2 4p6 [2] [2 4 2] [4 10 4] [2 4 2] 1.03

☆铷开始出现第五层轨道(每层电子数：2,8,18,8,1)

37 铷Rb 5s1 [2][2 4 2][4 10 4][2 4 2][1] 2.48

38 锶Sr 5s2 [2][2 4 2][4 10 4][2 4 2][2] 2.15

39 钇Y 4d1 5s2 [2][2 4 2][4 10 4][2 5 2][2] 1.78

40 锆Zr 4d2 5s2 [2][2 4 2][4 10 4][2 6 2][2] 1.6 125

41 铌Nb 4d4 5s1 [2][2 4 2][4 10 4][2 7 2][2] 1.46 75

42 钼Mo 4d5 5s1 [2][2 4 2][4 10 4][3 6 3][2] 1.39 160

43 锝Tc 4d5 5s2 [2][2 4 2][4 10 4][3 7 3][2] 1.36

44 钌Ru 4d7 5s1 [2][2 4 2][4 10 4][3 8 3][2] 1.34

45 铑Rh 4d8 5s1 [2][2 4 2][4 10 4][3 9 3][2] 1.34

46 钯Pd 4d10 [2][2 4 2][4 10 4][3 10 3][2] 1.37

47 银Ag 4d10 5s1 [2][2 4 2][4 10 4][4 10 4][1] 1.44 25

48 镉Cd 4d10 5s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 10 4][2] 1.71 20

49 铟In 5s2 5p1 [2][2 4 2][4 10 4][4 10 4][3] 1.66

50 锡Sn 5s2 5p2 [2][2 4 2][4 10 4][4 10 4][4] 1.62

51 锑Sb 5s2 5p3 [2][2 4 2][4 10 4][4 10 4][3 2] 1.59 45

52 碲Te 5s2 5p4 [2][2 4 2][4 10 4][4 10 4][3 3] 1.42

53 碘I 5s2 5p5 [2][2 4 2][4 10 4][4 10 4][2 3 2] 1.32

54 氙Xe 5s2 5p6 [2][2 4 2][4 10 4][4 10 4][2 4 2] 1.24

☆铯开始出现第六层轨道(每层电子数：2,8,18,18,8,1)

55 铯Cs 6s1 [2][2 4 2][4 10 4][4 10 4][2 4 2][1] 2.67

56 钡Ba 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 10 4][2 4 2][2] 2.22

57 镧La 5d1 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 10 4][2 5 2][2] 1.3

58 铈Ce 4f1 5d1 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 11 4][2 5 2][2] 1.81

59 镨Pr 4f3 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 13 4][2 4 2][2] 1.82

☆钕开始第四层轨道分裂为4个平行轨道，轨道数达到最大值4个

60 钕Nd 4f4 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][3 8 8 3][2 4 2][2] 1.82

61 钷Pm 4f5 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][3 8 9 3][2 4 2][2] 1.63？

62 钐Sm 4f6 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][3 9 9 3][2 4 2][2] 1.81

63 铕Eu 4f7 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][3 9 9 3][2 5 2][2] 1.99

64 钆Gd 4f7 5d1 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][3 10 10 3][2 4 2][2] 1.8

65 铽Tb 4f9 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][3 11 10 3][2 4 2][2] 1.8

66 镝Dy 4f10 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][3 11 11 3][2 4 2][2] 1.8

67 钬Ho 4f11 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][3 12 11 3][2 4 2][2] 1.79

68 铒Er 4f12 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][3 12 12 3][2 4 2][2] 1.78

69 铥Tm 4f13 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 3][2 4 2][2] 1.77

70 镱Yb 4f14 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][2 4 2][2] 1.94←第四层最大电子数32个。

71 镥Lu 4f14 5d1 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][2 5 2][2] 1.75

72 铪Hf 5d2 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][2 6 2][2] 1.67 4

73 钽Ta 5d3 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][2 7 2][2] 1.49 5 85

74 钨W 5d4 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 6 3][2] 1.41 6,5,4,3,2 350

75 铼Re 5d5 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 7 3][2] 1.37 7,6,4,2，-1

76 锇Os 5d6 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 8 3][2] 1.35 2,3,4,6,8

77 铱Ir 5d7 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 9 3][2] 1.36 2,3,4,6 170

78 铂Pt 5d9 6s1 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 9 4][1] 1.39 2,4 40

79 金Au 5d10 6s1 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 10 4][1] 1.46 3,1 20

80 汞Hg 5d10 6s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 10 4][2] 1.6 2,1

81 铊Tl 6s2 6p1 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 10 4][3] 1.71

82 铅Pb 6s2 6p2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 10 4][4] 1.75

83 铋Bi 6s2 6p3 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 10 4][3 2] 1.7 9

84 钋Po 6s2 6p4 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 10 4][3 3] 1.67

85 砹At 6s2 6p5 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 10 4][2 3 2] 1.45

86 氡Rn 6s2 6p6 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 10 4][2 4 2] 1.34

☆钫开始出现第七层轨道(每层电子数：2,8,18,32,18,8,1)

87 钫Fr 7s1 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 10 4][2 4 2][1] 2.7

88 镭Ra 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 10 4][2 4 2][2] 2.33

89 锕Ac 6d1 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 7 7 3][2 4 2][1] 1.88

90 钍Th 6d2 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 7 7 3][2 4 2][2] 1.8

91 镤Pa 5f2 6d1 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 8 7 3][2 4 2][2] 1.61

92 铀U 5f3 6d1 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 8 8 3][2 4 2][2] 1.38

93 镎Np 5f4 6d1 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 9 8 3][2 4 2][2] 1.3

94 钚Pu 5f6 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 9 9 3][2 4 2][2] 1.51

95 镅Am 5f7 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 10 9 3][2 4 2][2] 1.84

96 锔Cm 5f7 6d1 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 10 10 3][2 4 2][2] ?

97 锫Bk 5f9 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 11 10 3][2 4 2][2] ?

98 锎Cf 5f10 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 11 11 3][2 4 2][2] ?

99 锿Es 5f11 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 12 11 3][2 4 2][2]

100 镄Fm 5f12 7s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][3 12 12 3][2 4 2][2]

101 钔Md (5f13 7s2) [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 12 12 3][2 4 2][2]

102 锘No (5f14 7s2) [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 12 12 4][2 4 2][2]← 第五层最大电子数32个。

103 铹Lr (5f14 6d17s2) [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 12 12 4][2 5 2][2]

104 鑪Rf (6d2 7s2) [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 12 12 4][2 6 2][2]

105 Db (6d3 7s2) [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 12 12 4][3 6 3][1]

106 Sg 5f146d47s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 12 12 4][3 6 3][2]

107 Bh 5f146d57s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 12 12 4][3 7 3][2]

108 Hs 5f146d67s2 [2][2 4 2][4 10 4][4 12 12 4][4 12 12 4][3 8 3][2]

109 Mt 5f146d77s2

110 Ds 5f146d97s1

111 Rg 5f146d107s1

112 Cn 5f146d107s2

113 Uut 5f146d107s27p1

114 Uuq 5f146d107s27p2

115 Uup 5f146d107s27p3

116 Uuh 5f146d107s27p4

117 Uus 5f146d107s27p5

118 Uuo 5f146d107s27p6

化学虚拟现实课程——原子的结构（三）

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01电子排布

电子排布是指电子在原子轨道上的排布。一般来说，最低能量的轨道首先被占据和填满。

例如，氢(H)的电子构型是1s1，因为氢原子中唯一的电子会填充到能量最低的1s轨道。

H原子的电子排布式

氦(He)的电子构型是1s2而不是1s12s1，这是因为1s轨道可以容纳两个电子，而1s轨道上的电子能量比2s轨道上的电子低。

He原子的电子排布式

02预测电子排布

但是并不是层数越低能量就越低，例如钾(K)的电子构型是1s22s22p63s23p64s1，而不是可能期望的1s22s22p63s23p63d1。

K原子的电子排布式

对于钾原子和钙原子来说，4s轨道的能量都低于3d轨道的能量。这意味着钙(Ca)的电子构型是1s22s22p63s23p64s2而不是1s22s22p63s23p63d2。

Ca原子的电子排布式

03洪特规则和泡利不相容原理

洪特规则指出，填入简并轨道的电子在配对发生之前会单独占据轨道，且自旋平行。

泡利不相容原理指出，两个电子不能占据同一个轨道，除非它们有相反的自旋。

洪特规则和泡利不相容原理决定了电子填充p和d亚壳层的方式。

如果我们对硼(B)、碳(C)和氮(N)应用洪特规则，我们得到以下电子构型：

B原子的电子排布式

C原子的电子排布式

N原子的电子排布式

相应的，对于氧(O)、氟(F)、氖(Ne)应用泡利不相容原理，会得到如下电子构型：

O原子的电子排布式

F原子的电子排布式

Ne原子的电子排布式

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