§8、2 原子核外电子的排布与元素周期律
8、2 、1、基态原子的核外电子排布规律
根据原子光谱实验结果和对元素周期律的分析、归纳和总结，科学家提出基态（处于能量最底的稳定态）原子核外电子分布符合下列三个规律。
(1)泡利不相容原理：基态多电子原子中不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。换句话说，在一个轨道里最多只能容纳2个电子，它们的自旋方向相反。
若用“○”或“□”表示一个原子轨道，则
○ 或 □
应用泡利不相容原理，可以确定个电子层中电子的最大容量。
不同电子层、亚层电子的最大容量
电子层 1 2 3 4
K L M N
电子亚层
2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
亚层轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7
亚层电子最大容量 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14
电子层轨道数 1 4 9 16
电子层最大容量 2 8 18 32
(2)能量最低原理：自然界的任何体系总是能量越底，所处状态越稳定，原子核外电子的排布也是如此。基态原子核外电子的排布时，总是尽先占据能量最底的轨道，只有当能量最底的轨道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道，这一规律称为能量最低原理。
根据能量最低原理和原子轨道近似能级图可确定基态多电子原子核外电子的填充顺序，即构造原理：
1s,2s2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p……
构造原理只是对大多数的电中性基态原子电子组态的总结，而不是所有原子。
用电子组态（又称电子构型、电子排布）可清楚表示基态多电子原子核外电子分布。例如
( 6 C) 1s 2 2s 2 2p 2
( 19 K) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 64s 1
周期系中有约20个元素的基态电中性原子的电子组态不符合构造原理，其中的常见元素是：
如
元素 按构造原理的组态 实测组态
( 24 Cr) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4 4s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 23 p6 3d54s 1
( 29 Cu) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1
铬的组态为(n-1)d5ns1,而不是(n-1)d4ns2,这被称为“半满规则”——5个d轨道各有一个电子,且自旋平行。
铜银金基态原子电子组态为(n-1)d10ns1,而不是(n-1)d9ns2,这被总结为“全满规则”。
考察周期表可发现，第5周期有较多副族元素的电子组态不符合构造原理。多数具有5s1的最外层构型,尤其是钯(4d105s0)，是最特殊的例子。这表明第五周期元素的电子组态比较复杂，难以用简单规则来概括。
原子实（原子结构内层与稀有气体原子核外电子分布相同的那部分实体）表示式可简化核外电子分布。原子实通常用加有方括号的稀有气体元素符号表示，而其余外围电子仍用电子分布式表示。例如
( 6 C) [ ]2s 2 2p 2 ( 19 K) [ ]4s 1 ( 24 Cr) [ ]3d 5 4s 1
在化学反应时，原子中能参加形成化学键的电子称为价电子。价电子在原子核外的分布称为价电子构型（或价层电子构型、价电子层结构）。应用价层电子构型可方便讨论化学反应规律。
（3)洪特规则：基态多电子原子中同一能级的轨道能量相等，称为简并轨道；基态多电子原子的电子总是首先自旋平行地、单独地填入简并轨道。
例如，2p能级有3个简并轨道，如果2p能级上有3个电子，它们将分别处于2px、2py和2pz轨道，而且自旋平行，如氮原子。2p能级有4个电子，其中一个轨道将有1对自旋相反的电子，这对电子处于哪一个2p轨道可认为没有差别。
由光谱实验结果得到原子的电子排布。表8-5。
8、2、2、核外电子分布与元素的周期律
元素单质及其化合物的性质随原子序数（核电荷数）递增而呈周期性的变化规律，称为元素的周期律。元素的周期律总结和揭示了元素性质从量变到质变的特征和内在规律及联系。元素的周期律的图表形式称为元素周期表。
1、周期与能级组
周期的划分与能级组的划分完全一致，每个能级组都独立对应严格周期，共有7个能级组，所以共有7个周期。
周期序数=该周期元素原子的电子层数（ 除外）=能级组数
各周期元素的数目=相应能级组中原子轨道所能容纳的电子数
周期与最外轨道、最外能级组的对于关系
周期序数 最外轨道 最外能级组序数 最外能级组
轨道总数 最外能级组可容纳的电子数 周期内元素种类 电子
层数
1（特短周期）
2（短周期）
3（短周期）
4（长周期）
5（长周期）
6（特长周期）
7（未完成周期） 1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7p 1
2
3
4
5
6
7 1
1 3=4
1 3=4
1 5 3=9
1 5 3=9
1 7 5 3=16
1 7 5 3=16 2
8
8
18
18
32
32 2
8
8
18
18
32
未完成 1
2
3
4
5
6
7
2、族与价电子构型
元素周期表中共有16个族：8个A族（主族）和8个B 族（副族），族序号用罗马数字表示。其中
主族元素的组号数=原子最外层电子数=(ns np)电子数=价电子数；
主族常用相应第二周期元素命名，如硼族、碳族、氮族，氧族等。
IIIB～VIIB族序数=外层电子数=[ ]电子数=价电子数；
IB，IIB副族元素的组序数则等于最外层s电子数目；
VIII族序数是外层[ ]电子数为8，9，10的三列9个元素。
由于B副族元素位于元素周期表的中部，因此又习惯称其为过渡元素。
副族常以相应第四周期元素命名，分称钪副族、钛副族、钒副族，等等;但VIII族中的铁钴镍(第四周期元素)又称铁系元素，钌铑钯锇铱铂(第五、六周期元素)则总称铂系元素。
镧系元素和锕系元素也叫做内过渡元素在周期表中它们都排在IIIB之前。
