A-level 化学/OCR (Salters)/电子构型

第三周期过渡金属

所有这些元素的电子构型都以 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 开始，但它们的 3d 和 4s 亚层不同。1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 是氩气的电子构型，因此为了避免重复书写，可以简写为 [Ar]，表示相同的意思。

所有这些 d 区金属都遵循相同的模式，先填满 4s 亚层，然后填满 3d 亚层，除了 Cr 和 Cu，它们是 4s¹，以便分别使 3d 亚层半满和全满。铬和铜的例外情况是由于半满或全满的 3d 亚层比预期能量更低，可能是由于量子力学效应。

过渡金属离子的电子构型可能看起来违反直觉。对于中性的过渡金属原子，4s 亚层先填满，然后是 3d 亚层，我们假设这是因为 3d 的能量略高于 4s。

然而，在过渡金属离子中，4s 先排空，这意味着它的能量比 3d 高。那么 3d 和 4s 中哪个能量更高？答案是它们非常接近，从中性原子到离子会导致 3d 相对于 4s 能量降低，这意味着在离子中，4s 先排空，而在中性原子中，4s 先填满。