有机化学/有机化学基础概念/原子结构/电子壳层的填充
当原子或离子接收到电子进入其轨道时，轨道和壳层以特定的方式填充。
有三个原则支配着这个过程：1）构造原理，2）泡利不相容原理，以及 3）洪特规则。
最多只有一个电子具有相同的四个量子数。这在我们的轨道图中转化为，每个轨道只能容纳两个电子，一个“自旋向上”和一个“自旋向下”。
您可以将原子视为从裸露的原子核开始，逐步添加一个电子，直到所有它将容纳的电子都被添加进去。就像用液体从底部向上填充容器一样，原子中的轨道也是从最低能量轨道到最高能量轨道填充的。
然而，给定壳层的三个p轨道都在相同的能级上。那么，它们是如何填充的呢？是其中一个先被它可以容纳的两个电子完全填满吗？还是三个轨道分别接收一个电子，然后才会有单个轨道被双重占据？事实证明，后一种情况发生了。
此规则仅适用于具有d电子的元素，因此在有机化学中不太重要（尽管它在有机金属化学中很重要）。它指出，填充和半填充的壳层往往具有额外的稳定性。因此，在某些情况下，例如，4s轨道将在3d轨道之前填充。
量子力学方程（如描述球谐函数的勒壤得多项式，以及轨道的形状）由四种类型的数字来区分。这四个量子数中的第一个称为主量子数，用n表示。它仅仅表示电子占据哪个壳层，并在周期表中显示为周期表的行。它具有整数，n=1,2,3 . . . . 第一行原子中最高能量电子都具有n=1。第二行原子中的那些电子都具有n=2。当进入n=3时，洪特规则会将它稍微混合起来，但至少当到达第三行的末端时，具有最高能量的电子具有n=3。
下一个量子数用字母m表示，它表示原子可以有多少种不同类型的壳层。第一行中的元素可以只有一个，即s轨道。第二行中的元素可以有两个，即s轨道和p轨道。第三行中的元素可以有三个，即s、p和d轨道。以此类推。将s、p和d视为“数字”可能很奇怪，但这些用作历史和几何上的便利。
第三种量子数ml指定，对于那些可以具有不同形状的轨道，指的是哪种可能的形状。因此，例如，一个2pz轨道表示三个量子数，分别由2、p和z表示。
最后，第四个量子数是电子的自旋。它只有两个可能的值，+1/2 或 -1/2。
实际上只有计算化学家需要将量子数本身视为方程中的数字。但了解周期表的各种元素以及电子轨道的不同形状和其他性质都有一个统一的原理——不同形状的增殖不是完全任意的，而是受非常具体的规则约束。构造原理（意思是“建立起来”）：- 它指出应该根据轨道能量的增加顺序来填充轨道。因此，首先填充的是可获得的最低能量轨道。各种轨道的能量增加顺序为：-
1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f......
轨道的能量增加顺序可以通过(n+l)规则或“波尔-布里规则”计算。根据这条规则，n+l的值是轨道的能量，因此该轨道将首先被填充。例如，4s轨道具有较低的(n+l)值，因此比3d轨道具有较低的能量，因此4s轨道将首先被填充。对于4s轨道，n+l=4+0=4。对于3d轨道，n+l=3+2=5，因此4s轨道将首先被填充。