【004】泡利原理、洪特規則、能量最低原理

泡利原理。洪特規則、能量最低原理這三大規則與之前在【002】中提到的構造原理不同，三大規則解決的問題並不是電子填入哪一個能級，而是電子在能級裡面會發生怎樣的行為。也就是之前我們只研究了電子排布式，例如鐵

那麼在

中，這六個電子如何填充呢？是填滿3個軌道，剩下兩個軌道空著，還是平均佔有5個軌道，剩下一個電子跑到一個軌道和另一個規則成對呢？要搞明白這個，我們首先要引入能量最低原理。

一、能量最低原理

在【003】中我們知道，基態是能量最低的狀態，所以，基態原子的電子排布是能量最低的原子軌道組合，由此人們得出一條原理：在構建基態原子時，電子將盡可能地佔據能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低，這就是

能量最低原理

。

所以，假如一個電子越過1s，直接從2s填起，我們就說這違背了能量最低原理。這個原理看上去很簡單，卻是整個物理學化學中很根基的東西，也是我們接下來要講的兩個原理的根基。

二、泡利不相容原理

1925年，泡利（Pauli）提出，在一個原子軌道里，最多隻能容納兩個電子，它們的自旋方向相反（關於自旋請見【002】），這個原理被稱為泡利原理。

下面我們來看看電子排布的軌道表示式（電子排布圖），與電子排布式不同，軌道表示式更進一步地闡明瞭能級裡面的電子是怎排布的，我們要講的就是軌道表示式的規則：

1。用方框或圓圈表示原子軌道，能量相同的原子軌道（簡併軌道）的方框相連；

2。箭頭表示自旋狀態的電子，箭頭方向表示自旋狀態；

3。通常應在方框下方或上方標記能級符號，有時畫出的能級上下錯落，以表達能量高低不同，

舉例如圖：

講完了泡利原理和電子排布的軌道表示式，讓我們進一步學習洪特規則。

三、洪特規則

洪特（Hunt）指出，在

基態

的原子或離子中，填入

簡併軌道

的電子總是先單獨分佔，且自旋方向平行，稱為洪特規則（如p軌道就是三重簡併，s軌道不簡併）

注意洪特規則是有特例的，這個特例考試經常考。

電子填充狀態為半充滿，全充滿時，原子比較穩定。

三個電子填充三個軌道比四個電子填充三個軌道是要穩定的。

（看到這裡了，嘗試寫出21~36號元素的電子價電子的軌道表示式吧！）

寫完後，會發現有兩個特例Cu、Cr，要特別注意它們的軌道表示式的書寫。

必須指出，該規則只對基態原子或離子成立，激發態不談洪特規則。（泡利不相容原理仍然適用）激發態時，電子會重新排布，重新成對，原子能量不是每個電子能量的疊加，我們追求的是原子能量最低，而不是每個電子能量最低（玄學doge）。

本節內容就到這裡結束了，點贊關注繼續追更【005】哦