构型能量

又称电子组态。是原子、离子或分子的电子状态的一种标志。按照量子力学的轨道近似法，原子、离子或分子中的每一个电子被认为各处于某自旋和轨道的状态。体系中全体电子所处的自旋和轨道的总体，构成了整个体系的电子构型。
原子的电子构型 原子中每个电子的能量要用它所处的轨道的主量子数n和角量子数l来代表。n是整数。通常把n相同的轨道称为属于同一壳层。从距离核最近的壳层向外数,把壳层依次编号为：1、2、3、4、5、6、7、…，分别用符号K、L、M、N、O、P、Q、…表示。n越小，离核愈近，壳层上的电子的能量愈低。属于同一主量子数n的电子,其轨道角动量可以是0、、、…、，分别用角量子数l等于 0、1、2、…、(n-1)表示，记为s、p、d、f、g、…。例如同属于n＝3，l＝0、1和2的轨道,分别称为3s、3p和3d轨道。l愈小表示电子轨道运动的能量愈小。角量子数为 l的轨道内含有2(2l+1)个轨道。所以s、p、d和f轨道内分别含有2、6、10和14个轨道。由此推算：主量子数为n的壳层中轨道的总数为：

即n＝1、2、3、4…的壳层内分别含有 2、8、18、32、…个轨道。因此,原子体系的状态可以用其中全体N个电子的量子数n和l的集合(n1l1、n2l2、…、nNlN)来表示，这个集合就称为原子的电子构型。
原子中轨道的能量大小依次为：
ls＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p＜5s＜4d
＜5p＜6s＜4f＜5d＜6p＜7s＜5f＜6d…
根据泡利不相容原理，每个轨道上最多容纳一个自旋平行的电子。根据能量最低原理，电子倾向于先占有能量最低的轨道。又根据洪德规则，能量相等的轨道上若自旋平行的电子数最多时整个体系的能量最低。根据这三个原理向轨道填入电子，得到的原子总能量最低，即基态原子。例如铝原子核外，当其1s、2s、2p、3s和3p轨道上分别填入2个、2个、6个、2个和1个电子时,为铝原子基态,因此铝原子基态的电子构型为1s22s22p63s23p1。实际上除最外层(n=3的轨道)之外,它完全与元素周期表上前一周期末的惰性气体氖的电子构型 1s22s22p6相同，所以铝原子基态的电子构型又可简单记为 【Ne】3s23p1。正三价铝离子(Al3+)的电子构型与氖原子相同。
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