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(二) 核外电子排布的规则
核外电子排布要遵循的三个原则:能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。
1. 能量最低原理
我们知道,自然界任何体系的能量愈低,则所处的状态愈稳定,对电子进入原子轨道而言也是如此。因此,核外电子在原子轨道上的排布,应使整个原子的能量处于最低状态。即填充电子时,是按照近似能级图中各能级的顺序由低到高填充的,见图7-1(b)。这一原则,称为能量最低原理(lowest energy principle)。
2. 泡利不相容原理
能量最低原理把电子进入轨道的次序确定了,但每一轨道上的电子数是有一定限制的。关于这一点,1925年泡利(W.Pauli)根据原子的光谱现象和考虑到周期系中每一周期的元素的数目,提出一个原则,称为泡利不相容原理(exclusion principle):在同一原子或分子中,不可能有两个电子具有完全相同的四个量子数。如果原子中电子的n,l, m三个量于数都相同,则第四个量子数ms一定不同,即同一轨道最多能容纳2个自旋方向相反的电子。
应用泡利不相容原理,可以推算出某一电子层或亚层中的最大容量。每层电子最大容量为 2n2。
3. 洪特规则
洪特(F.Hund)根据大量光谱实验结果,总结出一个普遍规则:在同一亚层的各个轨道(等价轨道)上,电于的排布将尽可能分占不同的轨道,并且自旋方向相同。这个规则叫洪特规则(Hund’s rule),也称最多等价轨道规则。用量子力学理论推算,也证明这样的排布可以使体系能量最低。因为当一个轨道中已占有一个电子时,另一个电子要继续填入同前一个电子成对,就必须克服它们之间的相互排斥作用,其所需能量叫电子成对能。因此,电子分占不同的等价轨道,有利于体系的能量降低。
作为洪特规则的特例,等价轨道(简并轨道)全充满(p6或d10或f14), 半充满(p3或d5或f7),或全空(p0或d0或f0)状态是比较稳定的。
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