轨道表示式

表示原子核外电子排布的图式之一

轨道表示式(guǐ dào biǎo shì shì)，是表示原子核外电子排布的图式之一，又称电子排布图。用一个方框、圆圈或两条短线表示一个给定量子数n、l、m的轨道，用箭头“↑”或“↓”来区别ms的不同电子。

意义

可以反映粒子的电子层、电子亚层和自旋方向。但无法体现伸展方向。可体现泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则。

遵守原则

泡利不相容原理

可以简单叙述为：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反。因而可知s亚层只有一个轨道，因而最多只能容纳两个电子，p亚层有三个轨道，最多可容纳六个电子······也可以得知，第一电子层K层中因只有1s亚层，所以最多可容纳两个电子，而第二电子层L层中有2s和2p亚层，总共可以容纳八个电子，可得第n层中最多可容纳的电子数为2乘以n的平方个电子。

能量最低原理

自然界一个普遍的规律是“能量越低越稳定”。原子中的电子也是如此。在不违反泡利原理的条件下，电子优先占据能量较低的原子轨道，使整个原子体系能量处于最低，这样的状态是原子的基态。

洪特规则

从光谱实验结果总结出来的洪特规则有两方面的含义：一是对于基态原子，电子在能量相同的轨道排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同；洪特规则的第二个含义是对于同一个电子亚层，当电子排布处于

全满（s2、p6、d10、f14）

半满（s1、p3、d5、f7）

全空（s0、p0、d0、f0）时比较稳定。

排布方法

书写轨道表示式除须遵守上述三个原则之外，还要参考核外电子的排布方法。在此仅作简单的介绍：

对于某元素原子的核外电子排布情况，先确定该原子的核外电子数（即原子序数、质子数、核电荷数），如24号元素铬，其原子核外总共有24个电子，然后将这24个电子从能量最低的1s亚层依次往能量较高的亚层上排布，只有前面的亚层填满后，才去填充后面的亚层，每一个亚层上最多能够排布的电子数为：s亚层2个，p亚层6个，d亚层10个，f亚层14个。最外层电子到底怎样排布，还要参考洪特规则，如24号元素铬的24个核外电子依次排列为

1s22s22p63s23p64s23d4

根据洪特规则，d亚层处于半充满时较为稳定，故其排布式应为：

1s22s22p63s23p64s13d5

最后，按照人们的习惯“每一个电子层不分隔开来”，改写成

1s22s22p63s23p63d54s1

书写方法

利用能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，参考基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序，首先应确定原子核外电子的数目，再确定其排布顺序，最后根据泡利不相容原理和洪特规则写出其轨道表示式。

值得说明的是，因元素的化学性质与价电子的数目密切相关，因而多数情况下，为了便于研究化学性质与价电子的数目之间的关系，常常只写出原子的价电子的轨道表示式，而内层电子的轨道的表示则可以简化表示，即用相应的稀有气体的元素符号加方括号表示。

关系

原子的轨道表示式与核外电子排布式描述的内容是完全相同的，相对而言，轨道表示式要更加详细一些，它既能明确表示出原子的核外电子排布在哪些电子层、电子亚层上，还能表示出这些电子是处于自旋相同还是自旋相反的状态，而核外电子排布式不具备后一项功能。原子结构示意图中可以看出电子在原子核外分层排布的情况，但它并没有指明电子分布在哪些亚层上，也没有指明每个电子的自旋情况，其优点在于可以直接看出原子的核电荷数（或核外电子总数）。

限制条件

但是轨道表示式限制于其表达的电子只能是处于基态，气态，中性的电子，激发态等的电子是无法用轨道表示式来表示的。

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