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电子排布计算器

步 1 / 3 电子排布计算器

输入元素符号(如 Fe)、英文名称(如 iron)或 1 到 118 的原子序数。

下一步

电子排布表示原子的电子分布在哪些亚层中,例如铁的电子排布式为 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²。输入元素符号(Fe)、英文名称(iron)或原子序数(26),计算器就会按照马德隆规则(构造原理)写出基态电子排布,并对实测基态偏离该顺序的元素进行修正。同时还会给出稀有气体简写、价电子数、所在周期以及最后一个亚层的轨道表示式。

如何写出电子排布式

  1. 1

    输入元素

    输入元素符号(如 Cu)、英文名称(如 copper)或 1 至 118 的原子序数。不区分大小写。

  2. 2

    选择亚层书写顺序

    可以按电子层书写(3d 在 4s 之前,教科书的写法),也可以按填充顺序书写(4s 在 3d 之前,即马德隆规则的填充顺序)。

  3. 3

    查看结果

    首先显示完整的电子排布式,随后是稀有气体简写、价电子数、周期以及最后一个亚层的轨道表示式。

电子如何填充亚层

电子总是先占据仍有空位且能量最低的亚层(构造原理)。马德隆规则给出了这一顺序:亚层按 n + l 由小到大依次填充,n + l 相同时,n 较小的先填充。其中 s、p、d、f 分别对应 l = 0、1、2、3。每个亚层最多容纳 2(2l + 1) 个电子:s 为 2 个,p 为 6 个,d 为 10 个,f 为 14 个。

填充顺序为:1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p。

稀有气体简写

原子内层电子的排布与前一个稀有气体相同,因此可以用该稀有气体的符号加方括号来代替。铁可以写成 [Ar] 3d⁶ 4s²,而不必写成 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²。氢和氦前面没有稀有气体,所以没有简写形式。

偏离马德隆顺序的元素

约有二十种元素的实测基态与简单规则不同,通常是因为半充满或全充满的 d 或 f 亚层略微更稳定。计算器对这些元素采用实测的电子排布。

元素 简单马德隆规则 实测基态
Cr (24) [Ar] 3d⁴ 4s² [Ar] 3d⁵ 4s¹
Cu (29) [Ar] 3d⁹ 4s² [Ar] 3d¹⁰ 4s¹
Pd (46) [Kr] 4d⁸ 5s² [Kr] 4d¹⁰
Ag (47) [Kr] 4d⁹ 5s² [Kr] 4d¹⁰ 5s¹
La (57) [Xe] 4f¹ 6s² [Xe] 5d¹ 6s²
Gd (64) [Xe] 4f⁸ 6s² [Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s²
Au (79) [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s² [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹
U (92) [Rn] 5f⁴ 7s² [Rn] 5f³ 6d¹ 7s²

计算器处理的完整名单是 Cr、Cu、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、La、Ce、Gd、Pt、Au、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm 和 Lr。104 至 118 号元素的基态尚未测定,因此计算器对它们采用简单的马德隆顺序,并在结果页中注明。

价电子

对于 s 区和 p 区元素,价电子就是最外层的 s 和 p 电子:钠有 1 个,氧有 6 个,氖有 8 个。对于第 3 至 12 族中最外层没有 p 电子的元素以及 f 区元素,次外层的 d 电子也要计入:铁有 8 个(3d⁶ 4s²),铜有 11 个,锌有 12 个。内层的 f 电子不计入。不同教材对过渡金属的处理并不一致,请确认您的课程采用哪种约定。

轨道表示式

图中把填充顺序上最后一个亚层画成一排方框,每个原子轨道一个方框(s 为 1 个,p 为 3 个,d 为 5 个,f 为 7 个)。按洪特规则,每个轨道先各得到一个向上的箭头,之后才会有轨道得到第二个方向相反的箭头。

常见问题

两种写法描述的是同一个原子。按填充顺序书写时,亚层按马德隆规则的填充次序排列,所以 4s 在 3d 之前;按电子层书写时,亚层按能级 n 归组,所以 3d 在 4s 之前。您可以在第 2 步选择任一写法,两者的电子数完全相同。

不支持。它只给出中性原子的基态电子排布。要手写阳离子的排布,先取按电子层书写的中性原子排布,再从 n 最大的电子层开始依次失去电子:Fe 为 [Ar] 3d⁶ 4s²,Fe²⁺ 则为 [Ar] 3d⁶。

可以使用元素符号、英文名称或原子序数。aluminium、sulphur、caesium 等其他拼写也可以识别。中文等其他语言的名称无法识别,但元素符号和原子序数在世界各地都是一样的。

104 至 118 号元素每次只能合成几个原子,而且很快衰变,因此它们的基态尚未测定。计算器对它们采用简单的马德隆顺序,而相对论计算表明其中少数元素可能有所不同。

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