轨道,与氢原子类似，其电子运动状态
可描述为 1s,2s,2px,2py,2pz,3s…
能量,与氢原子不同,能量不仅与 n有关,
也与 l有关 ; 在外加场的作用下,还
与 m有关。
2
18
2 ( 2 0 1 7 9 1 0 )
zEJ
n
?? ? ?
第三节 多电子原子核外电子的运动状态
多电子的原子轨道的能级近似排布顺序：
1s，
2s,2p，
3s,3p，
4s,3d,4p，
5s,4d,5p，
6s,4f,5d,6p，
7s,5f,6d,7p，
……
单电子的氢原子轨道的能级排布顺序：
1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f
5s5p5d5f ……
1,Pauling 近似能级图和能级组
实验结论：
多电子原子的能级排布
不按氢原子的顺序排布
什么
原因？
Pauling近似能级图
在多电子原子中，由于多电子的存在，内层电子屏蔽
了外层电子，使得原子核对外层电子吸引的能力减弱，这种
由于核外其余电子的存在，抵消了部分核电荷对指定电子吸
引的作用 ―― 叫做屏蔽效应。
即：
式中,σ为屏蔽常数,z*为有效核电荷。
单电子能量公式：
多电子能量公式：
???? zz
JnznZRyE )10179.2()( 182
2
2 ??????
JnzE )10179.2()( 182
2
????? ?
2,屏蔽效应
外层电子钻到靠核更近的低能
级轨道上去。 受到核的较强的
吸引作用,即向内层穿透的效
应。因此：
3.钻穿效应
发生能级交错：
4s的能量小于 3d
E4s<E3d
E5s<E4d<E5p
E6s<E4f<E5d<E6p
4、多电子原子核外电子排布顺序图：
1s
2p
2s
3p
3s
4p
3d
4s
5p
4d
5s
6p
5d
4f
6s
7p
6d
5f
7s能
量
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 n=7
能级组
7
6
5
4
3
2
1
6、核外电子排布三规则：
(1)保里 (Pauli)不相容原理
每个原子轨道最多
容纳 2个电子
同一原子中不可能有四个量子数
完全相同的两个电子存在。
1s 2s 2p
7N
(2) Pauling能量最低原理
填充顺序：
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 5p……
电子在原子核外排布时，
电子尽先填充在能量最低
的轨道，以使整个原子系
统能量最 低
① 电子分布在等价轨道 (l相同的轨道 )上时，
将尽可能分占不同轨道，而且自旋方向相同。
② 洪特规则的特例,当电子在等价轨道上分布
为全充满 (ｐ 6,d10,f14),半充满 (ｐ 3,ｄ 5,f7),全
空 (ｐ 0,ｄ 0,f0) 时,原子结构较为稳定
(3)洪特 (Hund)规则
氮原子的电子排布式是 1s22s22p3
例 1：氮原子中的 P轨道
1s 2s 2p7
N
例 2,原子核外电子的排布
如 15P,电子层结构式,1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
24Cr,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
29Cu,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1
1s 2s 2p 3s 3p
轨道图示
26Fe, 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
Fe 3+, 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s0
例 3：原子或离子的核外电子的排布
核外电子排布的简单表示法：
把内含 稀有气体结构 的部分称为 原子实,用
该稀有气体符号加方括号表示,如：
2Li,(1s2 2s1 ) 可写成 [He]2s1
可写成 [Ne]3s23p5
16S,(1s2 2s2 2p6 3s23p5 )
说明：反常现象尊重实验事实。
1 氢 H 1s1
2 氦 He 1s2
3 锂 Li [He] 2s1
4 铍 Be [He] 2s2
5 硼 B [He] 2s22p1
6 碳 C [He] 2s22p2
7 氮 N [He] 2s22p3
8 氧 O [He] 2s22p4
9 氟 F [He] 2s22p5
10 氖 Ne 1s2 2s22p6
11 钠 Na [Ne] 3s1
12 镁 Mg [Ne] 3s2
13 铝 Al [Ne] 3s23p1
14 硅 Si [Ne] 3s23p2
15 磷 P [Ne] 3s23p3
16 硫 S [Ne] 3s23p4
17 氯 Cl [Ne] 3s23p5
18 氩 Ar 1s22s22p63s23p6
19 钾 K [Ar] 4s1
20 钙 Ca [Ar] 4s2
21 钪 Sc [Ar] 3d14s2
22 钛 Ti [Ar] 3d24s2
23 钒 V [Ar] 3d34s2
24 铬 Cr* [Ar] 3d54s1
25 锰 Mn [Ar] 3d54s2
26 铁 Fe [Ar] 3d64s2
27 钴 Co [Ar] 3d74s2
28 镍 Ni [Ar] 3d84s2
例表：常见基态原子的电子排布
原子核外电子排布结论
1、单电子氢原子的核外电子排布顺序：
1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p5d5f
2、多电子原子的核外电子排布顺序：
1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p
6s4f5d6p 7s5f6d7p……
可描述为 1s,2s,2px,2py,2pz,3s…
能量,与氢原子不同,能量不仅与 n有关,
也与 l有关 ; 在外加场的作用下,还
与 m有关。
2
18
2 ( 2 0 1 7 9 1 0 )
zEJ
n
?? ? ?
第三节 多电子原子核外电子的运动状态
多电子的原子轨道的能级近似排布顺序：
1s，
2s,2p，
3s,3p，
4s,3d,4p，
5s,4d,5p，
6s,4f,5d,6p，
7s,5f,6d,7p，
……
单电子的氢原子轨道的能级排布顺序：
1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f
5s5p5d5f ……
1,Pauling 近似能级图和能级组
实验结论：
多电子原子的能级排布
不按氢原子的顺序排布
什么
原因？
Pauling近似能级图
在多电子原子中，由于多电子的存在，内层电子屏蔽
了外层电子，使得原子核对外层电子吸引的能力减弱，这种
由于核外其余电子的存在，抵消了部分核电荷对指定电子吸
引的作用 ―― 叫做屏蔽效应。
即：
式中,σ为屏蔽常数,z*为有效核电荷。
单电子能量公式：
多电子能量公式：
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JnznZRyE )10179.2()( 182
2
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JnzE )10179.2()( 182
2
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2,屏蔽效应
外层电子钻到靠核更近的低能
级轨道上去。 受到核的较强的
吸引作用,即向内层穿透的效
应。因此：
3.钻穿效应
发生能级交错：
4s的能量小于 3d
E4s<E3d
E5s<E4d<E5p
E6s<E4f<E5d<E6p
4、多电子原子核外电子排布顺序图：
1s
2p
2s
3p
3s
4p
3d
4s
5p
4d
5s
6p
5d
4f
6s
7p
6d
5f
7s能
量
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 n=7
能级组
7
6
5
4
3
2
1
6、核外电子排布三规则：
(1)保里 (Pauli)不相容原理
每个原子轨道最多
容纳 2个电子
同一原子中不可能有四个量子数
完全相同的两个电子存在。
1s 2s 2p
7N
(2) Pauling能量最低原理
填充顺序：
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 5p……
电子在原子核外排布时，
电子尽先填充在能量最低
的轨道，以使整个原子系
统能量最 低
① 电子分布在等价轨道 (l相同的轨道 )上时，
将尽可能分占不同轨道，而且自旋方向相同。
② 洪特规则的特例,当电子在等价轨道上分布
为全充满 (ｐ 6,d10,f14),半充满 (ｐ 3,ｄ 5,f7),全
空 (ｐ 0,ｄ 0,f0) 时,原子结构较为稳定
(3)洪特 (Hund)规则
氮原子的电子排布式是 1s22s22p3
例 1：氮原子中的 P轨道
1s 2s 2p7
N
例 2,原子核外电子的排布
如 15P,电子层结构式,1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
24Cr,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
29Cu,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1
1s 2s 2p 3s 3p
轨道图示
26Fe, 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
Fe 3+, 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s0
例 3：原子或离子的核外电子的排布
核外电子排布的简单表示法：
把内含 稀有气体结构 的部分称为 原子实,用
该稀有气体符号加方括号表示,如：
2Li,(1s2 2s1 ) 可写成 [He]2s1
可写成 [Ne]3s23p5
16S,(1s2 2s2 2p6 3s23p5 )
说明：反常现象尊重实验事实。
1 氢 H 1s1
2 氦 He 1s2
3 锂 Li [He] 2s1
4 铍 Be [He] 2s2
5 硼 B [He] 2s22p1
6 碳 C [He] 2s22p2
7 氮 N [He] 2s22p3
8 氧 O [He] 2s22p4
9 氟 F [He] 2s22p5
10 氖 Ne 1s2 2s22p6
11 钠 Na [Ne] 3s1
12 镁 Mg [Ne] 3s2
13 铝 Al [Ne] 3s23p1
14 硅 Si [Ne] 3s23p2
15 磷 P [Ne] 3s23p3
16 硫 S [Ne] 3s23p4
17 氯 Cl [Ne] 3s23p5
18 氩 Ar 1s22s22p63s23p6
19 钾 K [Ar] 4s1
20 钙 Ca [Ar] 4s2
21 钪 Sc [Ar] 3d14s2
22 钛 Ti [Ar] 3d24s2
23 钒 V [Ar] 3d34s2
24 铬 Cr* [Ar] 3d54s1
25 锰 Mn [Ar] 3d54s2
26 铁 Fe [Ar] 3d64s2
27 钴 Co [Ar] 3d74s2
28 镍 Ni [Ar] 3d84s2
例表：常见基态原子的电子排布
原子核外电子排布结论
1、单电子氢原子的核外电子排布顺序：
1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p5d5f
2、多电子原子的核外电子排布顺序：
1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p
6s4f5d6p 7s5f6d7p……
