原子結構與光譜
電子組態(electron configuration)
想象一座劇院,一排排座位中靠近舞台的便宜座位先坐滿,後排較貴的位子要等前排坐滿了才有人坐。原子裡的電子有點像魚貫入場的觀眾:它們先占能量最低的座位。電子組態不過就是這張座位表——一串簡短的代碼,說明原子的每個軌道裡坐了幾個電子。
正式地說,一個原子或離子的電子組態,列出它被占據的軌道以及每個軌道裡的電子數,寫成像 1s² 2s² 2p⁶ 這樣。它的構建方式是:電子逐個填入可用的最低能級(構造原理),任何軌道裡都不超過兩個電子(包立不相容原理),並且在能量相同的軌道間先各占一個、再成對(洪德規則)。
為什麼重要:組態,尤其是最外層的電子,幾乎主宰了一種元素的全部化學性質——它如何成鍵、它的離子帶什麼電荷、它在週期表裡的位置。需要注意的是,少數幾種元素(如鉻和銅)會略微打破這個整齊的填充順序,因為半滿和全滿的次層帶有一點額外的穩定性。
鈉有 11 個電子,所以它的組態是 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹。前十個電子把內層填得嚴嚴實實,留下孤零零一個電子在 3s 軌道裡——正是這個鬆散的電子,解釋了鈉為何如此容易失去它而形成 +1 離子。
原子電子的座位表——最外層的電子決定了它的化學性質。
稀有氣體簡寫可以省事:鈉可寫成 [Ne] 3s¹,其中 [Ne] 代表氖那個已填滿的內層組態。
又稱
另見