构造原理

构造原理——其名来自德语「建立、构筑」一词——是这样一条规则：原子的电子先填最低能量的轨道，只有当较低的座位都被占满后才迁往更高的。设想把水倒进一系列高低不同的杯子：它会先安顿在最低的那个里。遵循这一顺序，从氢出发、一次添一个电子，你就能构建出任何元素的电子排布。

填充顺序并不简单地按壳层来。由于不同壳层的亚层在能量上交错，这个次序在它们之间穿插：例如 4s 亚层先于 3d 填充，这被那条众所周知的对角线规则所概括——按主量子数与角量子数之和来排定亚层。再配上把每个轨道封顶在两个电子的不相容原理，便给出了求基态的一份可靠配方。

把构造原理当作一条可靠的经验法则、而非精确定律，是值得的。真正的基态，是当每个电子的吸引与彼此排斥都被计入后、总能量最低的那种排布；对少数几种元素，简单的填充顺序会得出略有出入的结果。这条原理之所以管用，是因为在大多数情况下，填满最低的单电子能级，确实最接近那个真正的极小值。