這個(gè)不是化學(xué)問(wèn)題了,這是量子物理的問(wèn)題,化學(xué)方面只是引用了量子力學(xué)的結(jié)論,而沒(méi)原理進(jìn)行闡述.你所說(shuō)的這個(gè)結(jié)論,必須用電子層的能級(jí)交錯(cuò)才能說(shuō)明.手上正在看一本化學(xué)書(shū),也就只能按照我的理解來(lái)轉(zhuǎn)述一下了.
量子力學(xué)用四個(gè)量子數(shù)來(lái)定位原子核外的電子,分別是主量子數(shù)、角量子數(shù)、磁量子數(shù)和自旋量子數(shù),而且根據(jù)泡利不相容原理,這四個(gè)量子數(shù)就象每個(gè)電子的門(mén)牌號(hào)碼一樣,不能重復(fù).
主量子數(shù)字,也就是你說(shuō)的電子層數(shù)n,它描述核外電子離核的遠(yuǎn)近,電子層分別是K L M N O P用正整數(shù)123456表示.
再就是角量子數(shù)l（小寫(xiě)L）,也叫電子亞層,它表達(dá)的是在電子層內(nèi)各組電子的軌道形狀,l為小于n的正整數(shù),當(dāng)n=1的時(shí)候,只能有l(wèi)=0；當(dāng)n=2的時(shí)候,只能有l(wèi)=0,1；當(dāng)n=3的時(shí)候,只能有l(wèi)=0,1,2；當(dāng)n=4的時(shí)候,只能有l(wèi)=0,1,2,3,4.
l的數(shù)值分辨對(duì)應(yīng)字母s、p、d、f.s軌道是球形狀的,p軌道是啞鈴形的,d、f軌道說(shuō)是很復(fù)雜,說(shuō)是不需要掌握,我也找不到圖象,呵呵.
第三個(gè)是磁量數(shù)m,它表達(dá)的是亞層上的電子的空間取向,m=+/-l,所以s軌道l=0,只能有m=0；p軌道l=1,只能有m=-1,0,+1,d軌道l=2,只能有m=-2,-1,0,+1,+2；f軌道l=3,只能有m=-3,-2,-1,0,+1,+2,+3.所以
第四個(gè)量子數(shù)是自旋轉(zhuǎn)量子數(shù)ms（s是下標(biāo)）,因?yàn)榱孔恿W(xué)發(fā)現(xiàn)電子不僅圍繞核旋轉(zhuǎn),而且電子本身還以順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)方向自轉(zhuǎn),所以分別用+1/2和-1/2來(lái)區(qū)別兩個(gè)不同方向旋轉(zhuǎn)的電子.
根據(jù)這四個(gè)量子數(shù),就決定了每個(gè)電子層包括下面亞層的電子容量了.
n=1電子層,因?yàn)閘只能等于0,m也只能是0,所以只有一個(gè)軌道1s,容納兩個(gè)自旋方向相反的電子,所以第一層電子只能有2個(gè)電子,對(duì)應(yīng)的電子是1s1,1s2；
n=2電子層,l=0和1,有兩個(gè)亞層,2s和2p,2s軌道也只能是兩個(gè)電子,2p軌道有三個(gè)空間取向,每個(gè)上面兩個(gè)自旋方向相反的電子,所以2p上面有6個(gè)電子,所以第二層上面有總共8個(gè)電子,對(duì)應(yīng)的是2s1,2s2,2p1,2p2,2p3,2p4,2p5,2p6；
n=3電子層,l可以等于0、1、2,有三個(gè)亞層,3s、3p、3d,3s軌道上,2個(gè)電子,3p軌道上6個(gè)電子,3d軌道上可以有5個(gè)空間取向,每個(gè)上面容納兩個(gè)自旋方向相反的電子,所以3d軌道上可以有10個(gè)電子,所以三個(gè)亞層上一共有18個(gè)電子,對(duì)應(yīng)3s1,3s2,3p1……3p6,3d1……3d10.
n=4電子層,l可以等于0,1,2,3,有四個(gè)亞層,4s、4p、4d、4f,同樣,4s軌道上兩個(gè),4p上6個(gè),4d上10個(gè),4f軌道可以有7個(gè)空間取向,每個(gè)上面容納兩個(gè)自旋轉(zhuǎn)方向相反的電子,所以4f軌道上可以有14個(gè)電子,所以四個(gè)亞層上一共有32個(gè)電子,對(duì)應(yīng)4s1,4s2,4p1……4p6,4d1……4d10,4f1……4f14.
電子在各個(gè)軌道上有不同的能量,根據(jù)能量最低原則,電子總是優(yōu)先填充低能量的軌道,低能量的滿員后再往高一能量軌道填充,在不同的電子層,角量子數(shù)相同主量子數(shù)字越小,能量越低；在同電子層下,角量子數(shù)越小,能量越低；但是不同電子層之間比較,能量級(jí)別會(huì)發(fā)生交錯(cuò)的情況,比如d軌道和f軌道,3d軌道的能級(jí)比4s還高,所以4s會(huì)比3d優(yōu)先填充電子,同樣,4d軌道的能級(jí)高于5s軌道,而4f軌道不光比5s5p高,甚至它還高于6s,但又小于5d.所以這個(gè)時(shí)候電子的填充順序是有些雜亂的,高一級(jí)電子層的低能量軌道會(huì)插隊(duì)優(yōu)先于低一層甚至低兩層的高能量軌道優(yōu)先充滿.下面核外電子能級(jí)組順序表：
第一能級(jí)組 1s
第二能級(jí)組 2s