Electrons

原子的电子构型

一、四个量子数

我们习惯用四个量子数描述原子外层电子轨道的波函数

主量子数： 用n表示，可取1, 2, 3, … ，分别用K, L, M, N, O, P等表示。可将主量子数描述为电子主层
角量子数： 用L表示，与主量子数n有关，只能取0, 1, 2, … , n-1，分别叫s, p, d, f, g, h。可将角量子层数描述为电子亚层
磁量子数： 用m表示，与角量子数L有关，只能取0, ±1, ±2, …, ±L。用以描述各电子亚层含多少个电子轨道、轨道的形状和方向。
自旋量子数： 描述各电子轨道最多只能容纳两个电子，且必须自旋相反

n	电子主层名称	L	各主电子层由哪些电子亚层组成	电子主层的电子亚层构成	主电子层最多容纳电子数( $2n^2$ )
1	K	0	s	1s	2
2	L	0, 1	s, p	2s, 2p	2+6=8
3	M	0, 1, 2	s, p ,d	3s, 3p, 3d	2+6+10=18
4	N	0, 1, 2, 3	s, p ,d, f	4s, 4p, 4d, 4f	2+6+10+14=32
……	……	……	……	……	……

L	电子亚层名称	m	各电子亚层含的轨道数	电子轨道内的自旋电子	电子亚层最多容纳电子数
0	s	0	1	↑↓	2
1	p	0, ±1	3	↑↓ ↑↓ ↑↓	6
2	d	0, ±1, ±2	5	↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓	10
3	f	0, ±1, ±2, ±3	7	↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓	14
……	……	……	……	……	……

二、原子的核外电子排布

每个原子的核外电子数是一定的，其核外电子排布满足能量最低原理、Pauli不相容原理和Hund规则

能量最低原理：核外电子轨道的能量高低不等，其能级顺序为——1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p…
Pauli不相容原理：每个电子轨道最多容纳两个电子，且必须自旋相反，即s, p, d, f电子亚层最多只能容纳2, 6, 10, 14个电子

1s
   2s 2p
         3s 3p    3d
	       4s    4p    4d       4f
                        5s    5p       5d       5f       5g
                                 6s       6p       6d       6f    6g    6h
                                             7s       7p       7d    7f    7g 7h 7i

原子	核外电子数	电子构型
C	6	${1s^2}{2s^2}{2p^2}$
K	19	${1s^2}{2s^2}{2p^6}{3s^2}{3p^6}{4s^1}$

Hund规则：在能量相同的轨道上，电子总是先以自旋方向相同尽量分占不同的轨道以使原子能量最低
- *特例：等价轨道全充满、半充满和全空状态比较稳定（此时能量有所降低，整体能量低于跃迁至更高轨道所需的能量——视具体能量高低的情况仅适用某些特例情况，不是所有）

原子	核外电子数	1s	2s	2p	3s	3p	4s	3d
ELEMENT	MAX	2	2	6	2	6	2	10
C	6	[↑↓]	[↑↓]	[↑,↑,☐]	[☐]	[☐,☐,☐]	[☐]	[☐,☐,☐,☐,☐]
K	19	[↑↓]	[↑↓]	[↑↓,↑↓,↑↓]	[↑↓]	[↑↓,↑↓,↑↓]	[↑]	[☐,☐,☐,☐,☐]
*Cr	24	[↑↓]	[↑↓]	[↑↓,↑↓,↑↓]	[↑↓]	[↑↓,↑↓,↑↓]	[↑]	[↑,↑,↑,↑,↑]
*Cu	29	[↑↓]	[↑↓]	[↑↓,↑↓,↑↓]	[↑↓]	[↑↓,↑↓,↑↓]	[↑]	[↑↓,↑↓,↑↓,↑↓,↑↓]

来源: 有机化学大讲堂基础课程片段-第2讲-价键理论（一）
将分子中原子结合到一起的作用力称为化学键，化学键分为离子键、金属键和共价键
离子键：依靠正负离子间的静电引力形成的化学键称为离子键。如NaCl晶体中Na+和Cl-之间的化学键。
金属键：金属原子最外层的价电子很容易脱离原子核的束缚，然后自由地在由正离子产生的势场中运动，这些自由电子与正离子相互吸引，使原子紧密堆积起来，形成金属晶体，这种使金属原子结合成金属晶体的化学键称之为金属键。
共价键：两个或多个原子通过共用电子对而产生的一种化学键称为共价键。
共价键理论分为经典共价键理论和现代共价键理论，现代共价键理论分为现代价键理论和分子轨道理论。