同學是否曾打過彈珠台呢？

打彈珠的時候

彈珠藉由右邊的拉柄往上彈

彈珠是不是就會

在彈珠台上彈來彈去

並且慢慢的落到底下來

其實在原子的尺度裡

電子就像彈珠台裡面的彈珠

而上一單元所描述的原子軌域

則像彈珠台上的孔洞

當把電子丟到一個原子核的附近

電子自動的

就會找到最穩定的家住進去

在這個章節裡面我們就要來討論

電子填入軌域的原則

什麼是電子組態呢？

其實就是用來描述電子

如何填充在原子核周圍的軌域

但在瞭解電子填充的狀況前

我們必須要瞭解將電子填入軌域

必須遵守的三大原理定則

包立不相容原理、洪德定則

與遞建原理

什麼是包立不相容原理呢？

包立不相容原理說明了

一個軌域最多僅能填充

兩個自旋方向相反的電子

這兩個自旋方向相反的電子

可以旋量子數ms等於

±1/2表示

違反包立不相容原理

的電子填充方式必不存在

例如：兩個自旋方向相同的電子

或填充超過兩個電子

什麼是洪德定則呢？

洪德定則其實就是

均勻分配的規則

試想這個狀況

今天有一群小朋友

要分一大堆巧克力糖與餅乾

由於並沒有仔細計算小朋友的人數

所以帶了一大堆的巧克力糖與餅乾

怎麼樣分才能公平分配呢？

有個最笨的方法

就是小朋友排成一列

每個人先拿一個巧克力糖

當大家都有一個巧克力糖時

再拿一個餅乾

當大家都有一個巧克力糖

和一個餅乾時

再拿一個巧克力糖

然後再拿一個餅乾

一直分到很明顯的巧克力

與餅乾的數量不夠分

這個方法雖然很笨

但是一定不出錯

洪德定則告訴我們填充電子時

每個軌域應先填入一個

自旋方向相同的電子

一直到每個軌域均有一個

自旋方向相同的電子後

才能再填入另外一個

自旋方向相反的電子

違反洪德定則的

電子組態可以存在

但會是激發態

再回到發巧克力糖與餅乾給小朋友

如果不按照公平原則發

這個狀況會不會存在？

當然會囉

只是小朋友是不是就會產生

爭執、吵架

這不就是一個高能量的狀態嗎？

什麼是遞建原理呢？

遞建原理

其實就是一開始所提到

打彈珠台的規則

彈珠滾滾滾是不是

一定會滾到最底下來？

不會停在彈珠台的一半不滾下來？

一定要底下的彈珠填滿了沒位置了

才能繼續往上填

也有人說遞建原理像蓋房子

蓋房子一定得由底下往上蓋

不可能由中間樓層往上蓋或往下蓋

所以遞建原理要告訴我們的就是

填充電子時

必須由低能量依序往上填充

違反遞建原理的電子組態可以存在

但為激發態

換句話來說

我們得瞭解軌域的能量高低

應如何排列囉

電子才有個準則可以排入

軌域能量高低排列必須分為兩種狀況

單電子的原子或離子

與多電子的原子或離子

單電子的原子或離子

僅需考慮電子位於哪一層

也就是主量子數的大小

但原子核周圍有兩顆

或兩顆以上的電子時

軌域的能量高低會由n＋ℓ值判斷

其實就是主量子數

與角量子數的和來判斷

n＋ℓ的總和越大

此軌域的能量愈大

若兩個軌域n＋ℓ相同時

主量子數n值愈大

能量愈高

換句話來說

1s小於2s小於2p小於3s

小於3p小於4s小於3d

小於4p小於5s小於4d

小於5p小於6s小於等等

另外還可以用這個技巧判斷

請仿照圖片

將每個主量子數中的軌域

整齊排列的書寫下來

再以斜線的方式畫過去

如此劃過的軌域先後順序

一樣為軌域的能量高低順序

已知n等於1的s軌域

已正確填充入兩個自旋方向

相反的電子

關於n等於2之s軌域與p軌域

的電子填充方式如圖所示

試問電子填充方式是否正確？

如果正確是屬於基態或激發態呢？

若不正確或激發態

請說明違反填充電子的原理定則

錯誤寫法

違反包立不相容原理

激發態寫法

違反遞建原理

激發態寫法

違反洪德定則

激發態寫法

違反洪德定則

正確寫法

基態寫法

符合電子填充原則

你答對了嗎？

填入電子的三大原理定則

1.包立不相容原理：

一個軌域最多僅能填充

兩個自旋方向相反的電子

若違反包立不相容原理

則該填充電子的方式必不存在

2.洪德定則：

填充電子時

每個軌域應先填入

一個自旋方向相同的電子後

才能再填入另外一個

自旋方向相反的電子

違反洪德定則的電子組態可以存在

但會是激發態

3.遞建原理：

填充電子時

必須由能量低的軌域依序往上填充

違反遞建原理的電子組態可以存在

但為激發態

同學們這一個單元

你是否都學會了呢？

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告訴我們你的心得

我們下次見