能級填充口訣

能級填充口訣

能級填充口訣是物理學中一種常見的記憶方法，用于幫助人們快

速而準確地理解和記憶原子中電子的填充規律及能級排布情況。下面

將從基本概念、填充順序和具體操作三個方面詳細介紹能級填充口訣。

一、基本概念

在介紹能級填充口訣之前，我們需要了解一些基本概念。原子是

構成物質的基本單位，每個原子都由原子核和電子組成。原子核帶有

正電荷，而電子帶有負電荷。原子核中的質子數決定了原子的種類，

電子的數目則決定了原子的化學性質。在能級填充中，我們主要關注

的是電子在原子中的填充規律和能級排布情況。

二、填充順序

能級填充口訣是基于電子能級填充規律而建立的。電子填充時，

根據泡利不相容原理和洪特規則的要求，會先填滿低能級、低軌道中

的電子，然后再逐漸填充高能級、高軌道的電子。具體來說，填充低

能級時，首先填充1s，然后填充2s和2p，再填充3s和3p，以此類推。

同一能級內的軌道填充順序則遵循“兩兩相反，先入為主”的原則，

即對于一個軌道而言，填充一個電子的自旋方向是順時針方向，那么

下一個電子的自旋方向就必須是逆時針方向。這個規律被稱為泡利不

相容原理。同時，電子的填充還要遵循洪特規則，即在填充軌道時，

如果有多個“地位”相同的軌道可以選擇，那么應該先選擇能量最低

的軌道進行填充。

三、具體操作

具體來說，能級填充口訣可以分為三個部分：能級符號、填充順

序和填充方向。

1. 能級符號：

能級符號是指電子所處的能級和軌道。在能級填充中，我們使用

2表示第2能級，以此類推。

（2）軌道符號：用字母表示軌道的種類，例如s表示s軌道，p

表示p軌道，d表示d軌道，f表示f軌道，以此類推。

（3）電子數：用上角標的形式表示電子數目，例如2s2表示2s

軌道中填有兩個電子。

因此，能級符號的表示形式為：能級編號+軌道符號+電子數。

2. 填充順序：

根據能級填充的順序，可以得到各個能級和軌道的填充順序。在

能級填充口訣中，我們按照希臘字母的順序來表示能級填充的順序，

即：

1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d

這個順序告訴我們，能級填充的順序是先填充1s軌道，然后填

充2s和2p軌道，再填充3s和3p軌道，以此類推，最后填充7s軌道。

其中，4s軌道的能量較低，位于3d軌道之前，因此4s軌道有時候會

被特別提出來，表示填充該軌道的電子數目。

3. 填充方向：

能級填充的另一個關鍵，是填充方向。根據泡利不相容原理，同

一能級內的軌道中的電子自旋方向應該互相翻轉，即第一個電子的自

旋方向是順時針方向，第二個電子的自旋方向是逆時針方向，以此類

推。因此，填充方向可以按照下表進行記錄：

軌道 符號 填充方向

s ↑

p ↑↓

d ↑↓↑

f ↑↓↑↓

其中箭頭表示自旋方向，↑表示自旋向上，↓表示自旋向下。因

此，對于一個能級中的軌道，如果有4個電子要被填充，就可以使用

填充方向來標記，如3d4就表示3d軌道中4個電子的填充方向。

總的來說，能級填充口訣是一種簡單而實用的方法，它是幫助人

們快速而準確理解和記憶原子中電子的填充規律和能級排布情況的好

工具。通過掌握能級填充口訣，我們不僅能夠更好地理解物質內部的

微觀結構，還能更精確地預測和解釋物質的化學性質和物理性質，為

科學研究和實踐應用提供有力支撐。