?電子排布式就是用符號標注“每個電子住在哪一層、哪一間”。咱們先拆解兩個基礎概念,不用記公式,聽例子就夠了:
1. 能層(電子層):相當于公寓的“樓層”,用n=1、2、3、4……表示,對應K、L、M、N……層,n越大,樓層越高,電子住得越遠,能量也越高(就像高層公寓視野好,但能耗更高)。
2. 能級(電子亞層):每層樓里的“戶型”,有s、p、d、f四種,不同戶型的房間數量和容納人數不一樣:
s戶型:小戶型,每間住2人,每層樓只有1間(1s、2s、3s……);
p戶型:中等戶型,每間住2人,共3間(能住6人),從2樓開始有(2p、3p……);
d戶型:大戶型,每間住2人,共5間(能住10人),從3樓開始有(3d、4d……);
f戶型:超大戶型,每間住2人,共7間(能住14人),從4樓開始有(4f、5f……)。
而電子排布式的書寫格式,就是“樓層+戶型+居住人數”,比如1s2,意思是“1樓s戶型住了2個電子”,是不是超簡單?
電子分配房間不是亂選的,必須遵守3個規則,這也是寫對電子排布式的關鍵。用“租房”邏輯類比,秒記!
規則1:能量最低原理(先住便宜房,再住貴的)
電子和咱們一樣,都想住“性價比高”的房間——能量低的軌道先占,等低能量軌道住滿了,再去住高能量軌道。
這里要注意一個易錯點:不是樓層越高,能量一定越高!比如3d戶型(3樓大戶型)的能量,比4s戶型(4樓小戶型)還高,所以電子會先住4s,再住3d(就像高層的特價房,比低層的大戶型還便宜,先搶特價房)。
正確的填充順序(記這個就夠了):1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d……(可以記口訣“1s2s2p3s3p4s3d4p”,重復幾遍就記住)。
規則2:泡利不相容原理(一間房最多住2人,還得反向睡)
同一個房間(軌道),最多只能住2個電子,而且這兩個電子的“自旋方向”必須相反(就像兩個人住一間房,一個朝左睡,一個朝右睡,互不干擾)。
所以不管是s、p、d、f戶型,每個小房間都只能填2個電子,比如1s最多寫1s2,不能寫1s3,這是底線!
規則3:洪特規則(同戶型先一人一間,再合租)
如果同一層樓的同一戶型有多個房間(比如p戶型有3間),電子會先每人占一間,而且自旋方向相同(就像合租時,先各自選單間,都朝一個方向睡,不擠一塊),等所有房間都住了1個人,再開始合租。
舉個例子:碳元素有6個電子,排布式是1s22s22p2。2p戶型有3間房,這2個電子會各占一間,而不是擠在同一個房間里,這就是洪德規則的作用。
咱們以26號元素鐵(Fe)為例,教大家3步搞定,以后不管遇到什么元素,都能套公式:
第一步:確定電子總數——鐵是26號元素,中性原子電子數=質子數=26;
第二步:按填充順序填電子,直到填滿26個:1s2(2個)→2s2(2個,共4)→2p?(6個,共10)→3s2(2個,共12)→3p?(6個,共18)→4s2(2個,共20)→3d?(6個,共26);
第三步:調整書寫順序——注意!書寫時要把同一樓層的軌道寫在一起,3d在3p后面,所以最終鐵的電子排布式是:1s22s22p?3s23p?3d?4s2(劃重點:不能寫成……3p?4s23d?,這是高頻易錯點!)。
進階技巧:對于原子序數較大的元素,可以用“稀有氣體簡寫”,比如鐵的排布式也能寫成[Ar]3d?4s2,其中[Ar]代表氬元素的電子排布(1s22s22p?3s23p?),省時又好記。
3個最常見的錯誤,大家一定要避開:
誤區1:書寫順序和填充順序混淆——比如鐵的排布式,填充時先填4s再填3d,但書寫時必須把3d寫在4s前面,正確是3d?4s2,不是4s23d?;
誤區2:忽略洪德規則——比如氮元素(7個電子),2p軌道有3個電子,正確排布是2p3(各占一間),不是2p21p1(瞎填);
誤區3:離子排布寫錯——金屬原子失電子時,先失最外層的s電子,再失d電子,比如Fe2+是失去4s2的2個電子,排布式是[Ar]3d?,不是[Ar]3d?4s2。
其實不管是電子排布式,還是其他理科知識,核心都不是死記硬背,而是搞懂底層邏輯——電子排布的本質,就是“電子按能量高低有序居住”,記住“先低后高、一房兩人、同戶分房”這三個核心,再結合例子練幾遍,就能輕松掌握。
你第一次學電子排布式時,踩過什么坑?或者你還有哪個化學知識點想讓我拆解?評論區留言!