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薛丁格-電子雲模型

原子的電子組態

一、電子組態

  1. 原子的電子占有軌域的排列方式。

二、電子填入軌域三大原則

原子最穩定或能量最低的電子組態稱為基態電子組態,建構基態電子組態須遵循三個原則:

  1. 遞建原理:
    原子內的電子依軌域能階,由低至高依序填入軌域,低能階軌域填滿後,再填入高能階的軌域。
    【註】違反遞建原理的電子組態為激發態。
    例:5B:
    1s22s22p1(基態)
    1s22s23s1(激發態)
  2. 包立不相容原理:
    1. 每個軌域最多可容納2個電子,且2個電子的自旋方向相反。
      【註】違反包立不相容原理的電子組態不被允許存在。
      例:Li:
      1s22s2(基態)
      1s3 或 1s22s1(不存在)
    2. 影響:可決定軌域最多可容納電子數。
  3. 洪德定則:
    1. 電子填入能階相同的副殼層軌域時(例如:px、py 和 pz軌域),電子先以相同的自旋方向分別填入不同方向的軌域,等到各軌域均有1個電子後,才允許自旋方向相反之電子填入而成對。
      違反洪德定則的電子組態為激發態。
      例:6C:1s22s22p2
      (基態)1s22s22p2
      (激發態)1s22s22p13s1

三、電子組態寫法

  1. 電子組態寫法順序
    1. 依據電子殼、軌域三大原則。
      【註】s 軌域至多 2 個電子,p 軌域至多 6 個電子,d 軌域至多 10 個電子,f 軌域至多 14 個電子。
    2. 同一 n 值依 s、p、d、f 的次序列出,再依主量子數由小至大排列。
  2. 電子組態的簡化(原子序 ≥ 3 的元素均適用)
    以週期表前一週期最末端的惰性氣體元素符號加中括號代替該部分的內殼層電子組態。
    例:
    14Si:1s22s22p63s23p2,[Ne]3s23p2
    20Ca:1s22s22p63s23p64s2,[Ar]4s2
    26Fe:1s22s22p63s23p63d64s2,[Ar]3d64s2
    33As:1s22s22p63s23p63d104s24p3,[Ar]3d104s24p3
  3. 特殊的電子組態
    1. 依電子組態原則:
      24Cr:[Ar]3d44s2
      ⇒ d 軌域未半填滿時較不穩定,為激發態。
      29Cu:[Ar]3d94s2
      ⇒ d 軌域未全填滿時較不穩定,為激發態。
    2. 根據實驗結果:
      24Cr:[Ar]3d54s1
      ⇒ d 軌域半填滿時較穩定,為基態。
      29Cu:[Ar]3d104s1
      ⇒ d 軌域全填滿時較穩定,為基態。

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