核外电子的排布遵循以下规律:
能量最低原理:
电子首先占据能量最低的轨道。
泡利不相容原理:
在同一原子中,不可能有两个电子处于相同的量子态(即具有完全相同的四个量子数)。
洪特规则:
在等价轨道(如p、d或f轨道)中分布时,电子会首先单独占据每个轨道,并且它们的自旋方向相同,直到所有轨道都被占据一个电子后,电子才开始配对。
电子层数与容纳电子数的关系如下:
第1层最多容纳2个电子(1s轨道)。
第2层最多容纳8个电子(2s和2p轨道)。
第3层及更外层,每层最多容纳的电子数为`2n^2`,其中`n`是电子层数。
最外层电子数不超过8个(K层为最外层时不超过2个),次外层不超过18个,倒数第三层电子数不超过32个。
电子排布的具体例子(以铬为例):
铬的原子序数为24,其电子排布遵循以下规则:
1. 填充1s轨道:`1s^2`
2. 填充2s轨道:`2s^2`
3. 填充2p轨道:`2p^6`
4. 填充3s轨道:`3s^2`
5. 填充3p轨道:`3p^6`
6. 填充4s轨道:`4s^1`
7. 填充3d轨道:`3d^5`
由于`3d^5`状态比`3d^4 4s^2`状态更稳定(洪特规则),所以最终的电子排布为`[Ar] 3d^5 4s^1`。
电子排布决定了元素的化学性质,同周期元素随着原子序数的增加,原子半径减小,金属性减弱,非金属性增强;同族元素随着电子层数的增加,原子半径增大,金属性增强,非金属性减弱。