構築原理

構築原理——其名來自德語「建立、構築」一詞——是這樣一條規則：原子的電子先填最低能量的軌域，只有當較低的座位都被占滿後才遷往更高的。設想把水倒進一系列高低不同的杯子：它會先安頓在最低的那個裡。遵循這一順序，從氫出發、一次添一個電子，你就能構建出任何元素的電子組態。

填充順序並不簡單地按殼層來。由於不同殼層的亞層在能量上交錯，這個次序在它們之間穿插：例如 4s 亞層先於 3d 填充，這被那條眾所周知的對角線規則所概括——按主量子數與角量子數之和來排定亞層。再配上把每個軌域封頂在兩個電子的不相容原理，便給出了求基態的一份可靠配方。

把構築原理當作一條可靠的經驗法則、而非精確定律，是值得的。真正的基態，是當每個電子的吸引與彼此排斥都被計入後、總能量最低的那種組態；對少數幾種元素，簡單的填充順序會得出略有出入的結果。這條原理之所以管用，是因為在大多數情況下，填滿最低的單電子能階，確實最接近那個真正的極小值。