一、基态与激发态 原子光谱
1.基态与激发态
处于最低能量的原子叫做基态原子(ground state atom)，基态是原子最基本的状态，是稳定的状
态；当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子(excited atom)；
traveling light激发态原子不稳定，电子又会跃迁到能量较低的能级，并释放能量；其转化关系如下：
光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一，在日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、
激光、焰火……都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关；
2.原子光谱atomic spectrum
①原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素
的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱；
②发射光谱(emission spectrum)是暗色背景的明亮谱线，吸收光谱(absorption spectrum)则是明亮
背景的暗色谱线，两者谱线一一对应(因为两个能级之间电子跃迁，吸收的能量和释放的能量
相同)；
※铯cesium，1860年发现，其光谱图中有特征的蓝光，在拉丁语里，铯的含意是天蓝色；
※铷rubidium，1861年发现，其光谱图中有特征的红光，在拉丁语里，铷的含意是深红色；
※氦helium，1868年分析太阳光谱发现的，来源于希腊文，原意是“太阳”；本末倒置是什么意思
③原子光谱的应用
不同元素产生不同的原子光谱，在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，
称为光谱分析(spectrum analysis)，历史上，利用光谱分析也曾发现了许多新元素；
二、构造原理与电子排布式
1.多电子原子核外电子的排布顺序
在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序是：电子最先排布在能量低的能级上，然后依次排
布在能量较高的能级上；
2.构造原理aufbau principle
随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素原子的核外电子是按照如图所示的能级顺序填充的，
填满一个能量低的能级后，再填一个能量高的新能级，这种规律称为构造原理；
3.能级交错现象energy level overlap phenomenon
由构造原理可知，从第三能层开始各能级不完全遵循能层顺序，产生了能级交错排列，即产生
“能级交错”现象；【产生原因：钻穿效应、屏蔽效应】
【H原子由于核外只有一个电子，没有屏蔽效应，不存在能级交错，所以能级的能量高低只取
决于主量子数；对于3d、4s、4p，显然3d小于4s等于4p】
4.电子排布electronic configuration
①根据构造原理可表示出一些元素原子的电子排布式，先按能量由低到高的顺序依次写出能级
符号，再用数字在能级符号右上角表明各能级上排布的电子数，这就是原子的电子排布式；
【在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不能按填充顺序写，例如钪Sc的电子排
布式为：1s22s22p63s23p63d14s2，而不能按照填充顺序先写4s2后写3d1】
②电子排布式的简化写法
为了避免电子排布式过于繁琐，可以把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应的
稀有气体元素符号外加方括号表示，例如：K的电子排布式可表示为：[Ar]4s
1，其中[Ar]叫
做原子实(atomic kernel)，4s1叫做价电子(valence electron)；
原子序数 | 元素符号 | 电子排布式 | 原子序数 | 元素符号 | 电子排布式 |
1 | H | 1s1 | 2 | He | 1s2 |
3 | Li | 1s22s1 | 4 | Be | 1s22s2 |
5 | B | 1s22s22p1 | 6 | C | 1s22s22p2 |
7 | N | heart breaker1s22s22p3 | 8 | O | 1s22s22p4 |
9 | F | 1s22s22p5 | 10 | Ne | 1s22s22p6 |
11 | Na | [Ne]3s1 | 12 | Mg | [Ne]3s2 |
13 | Al | [Ne]3s23p1 | 14 | Si | [Ne]3s23p2 |
15 | P | [Ne]3s23p3 | 16 有声读物mp3 | S | [Ne]3s23p4 |
17 | 考研350分什么水平 Cl | [Ne]3s23p5 | 18 | Ar | [Ne]3s23p6 |
19 | K | [Ar]4s1 | 20 | Ca | [Ar]4s2 |
21 | big bang theorySc | [Ar]3d14s2 | 22 | Ti | [Ar]3d24s2 |
23 | V | 四级证书[Ar]3d34s2 | 24 | Cr | [Ar]3d54s1 |
25 | Mn | [Ar]3d54s2 | 26 | Fe | [Ar]3d64s2 |
27 | Co | [Ar]3d74s2 | 28 | Ni | [Ar]3d84s2 |
29 | Cu | [Ar]3d104s1 | 30 | Zn | [Ar]3d104s2 |
31 | Ga | [Ar]3d104s24p1 | 32 | Ge | [Ar]3d104s24p2 |
33 | As | [Ar]3d104s24p3 | 34 | Se | [Ar]3d104s24p4 |
35 | Br | [Ar]3d104s24p5 | 36 | Kr | [Ar]3d104s24p6 |
37 | Rb | [Kr]5s1 | 38 | Sr | [Kr]5s2 |
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39 | Y | [Kr]4d15s2 | 40 | Zr | [Kr]4d25s2 |
41 | Nb | [Kr]4d35s2 | 42 | Mo | [Kr]4d55s1 |
43 | Tc | [Kr]4d55s2 | 44 | Ru | [Kr]4d65s2 |
45 | Rh | [Kr]4d75s2 | 46 | Pd | [Kr]4d85s2 |
47 | Ag | [Kr]4d105s1 | 48 | Cd | [Kr]4d105s2 |
49 | In | [Kr]4d105s25p1 | 50 | Sn | 大学生英语竞赛官网[Kr]4d105s25p2 |
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三、泡利原理、洪特规则、能量最低原理
1.电子自旋与泡利原理spin of the electron & Pauli exclusion principle
①电子自旋spin of the electron
量子力学告诉我们，电子除了空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋；
电子自旋可比喻成地球的自转；
电子的自旋有顺时针和逆时针两种相反的状态，常用上下箭头“↑”“↓”表示；
【电子自旋(spin of the electron)是电子的基本性质之一，属于量子物理学科，电子自旋先由实
验上发现，然后才由狄拉克(Dirac)方程从理论上导出的】
【自旋量子数(spin quantum number)是描述电子自旋运动的量子数，自旋磁量子数用ms表示，
即↑代表正方向自旋电子，↓代表逆方向自旋电子】
②泡利原理Pauli exclusion principle
1925年，泡利正式提出，在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子(通常称为电子对)，
而且它们的自旋状态相反，称为泡利原理(也称泡利不相容原理)；
Pauli，1900--1958 Dirac，1902--1984 Hund，1896--1997
2.电子排布图
原子核外电子排布可利用电子排布图来表示，这是用方框(或圆圈)和箭头表明核外电子排布的另
一种方法，也叫轨道表示式；每一个方框表示一个轨道，能量相同的轨道连在一起，与电子排
idt 布式相比，它具有轨道上自旋方向和成键时电子变化明晰的特点，但是稍微麻烦些，书写时先
写元素符号，再根据能量最低原理、泡利原理、洪特规则等书写，例如：
3.洪特规则Hund rule
基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，称为洪特规则；
洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子；
【洪特规则特例】
在等价轨道(同一能级)上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、
f0)状态时，具有较低的能量和较大的稳定性，可以理解为洪特规则特例；
例如：铬(24Cr)：[Ar]3d54s1正确，[Ar]3d44s2错误；
铜(29Cu)：[Ar]3d104s1正确，[Ar]3d94s2错误；
4.能量最低原理lowest energy principle
①基态是能量最低的状态，基态原子的电子排布式能量最低的原子轨道组合；
②在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，这
就是能量最低原理lowest energy principle；
③多电子原子的核外电子要先占据能量低的能层，在能量低的能层中又优先占据能量低的能级，
然后再依次进入能量较高的能层，这样使整个原子处于最低的能量状态，原子轨道能量的高
低依据构造原理来判断；
5.补充：26Fe：1s2 2s2sp英语翻译在线6 3s23p63d6 4s2
①电子的运动状态=电子数；(26)
②电子的空间运动状态=电子所占的轨道数；(15)
③电子的运动范围=能层数；(4)
④电子的能量=能级数；(7)
