激发态原子轨道排布式书写规则-附典型例题讲解

激发态原子轨道排布式书写规则及典型例题讲解

一、激发态原子轨道排布式书写规则

激发态原子轨道排布式的书写主要遵循以下规则：

1. 泡利不相容原理：每个轨道最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向相反。

2. 能量最低原理：电子总是尽可能地先占据能量最低的轨道，然后依次向能量较高的轨道排布。

3. 洪特规则：当电子进入等价轨道（即能量相同的轨道）时，尽可能分占不同的自旋方向，使总自旋达到最大。

4. 轨道能量顺序：通常按照s、p、d、f的顺序，同一亚层内按照轨道角量子数的大小来排列。

二、典型例题讲解

【例1】写出激发态的$O$原子（$2s^2 2p^4$）的轨道排布式。

解答：

$O$原子的基态电子排布式为$1s^2 2s^2 2p^4$。当$O$原子处于激发态时，其电子排布式会发生变化。

考虑$2p$轨道上的4个电子，它们可以跃迁到能量更高的轨道。按照洪特规则，这4个电子会先填充到$3s$轨道，使得$3s$轨道上有2个电子，然后剩下的2个电子再填充到$3p$轨道。

激发态的$O$原子的轨道排布式为$1s^2 2s^2 2p^0 3s^2 3p^2$。

【例2】写出激发态的$N$原子（$1s^2 2s^2 2p^3$）的轨道排布式。

解答：

$N$原子的基态电子排布式为$1s^2 2s^2 2p^3$。当$N$原子处于激发态时，其电子排布式会发生变化。

考虑$2p$轨道上的3个电子，它们可以跃迁到能量更高的轨道。按照洪特规则，这3个电子会先填充到$3s$轨道，使得$3s$轨道上有1个电子，然后剩下的2个电子再填充到$3p$轨道。

激发态的$N$原子的轨道排布式为$1s^2 2s^2 2p^0 3s^1 3p^2$。

【例3】写出激发态的$F$离子（$1s^2 2s^2 2p^6$）的轨道排布式。

解答：

$F$离子的基态电子排布式为$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$。当$F$离子失去一个电子后，其电子排布式会发生变化。

考虑$3s$轨道上的2个电子，它们可以继续跃迁到能量更高的轨道。按照洪特规则，这2个电子会先填充到$3p$轨道，使得$3p$轨道上有1个电子，然后剩下的1个电子再填充到$4s$轨道。

激发态的$F$离子的轨道排布式为$1s^2 2s^2 2p^6 3s^0 3p^1 4s^1$。

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在书写激发态原子轨道排布式时，首先要明确基态的电子排布式，然后考虑电子跃迁的可能。按照洪特规则，电子会优先填充到能量较低的轨道，然后再填充到能量较高的轨道。注意泡利不相容原理和能量最低原理的应用，确保每个轨道最多只有两个电子，且总能量最低。