A-level 化學/OCR (Salters)/電子構型

第三週期過渡金屬

所有這些元素的電子構型都以 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 開始，但它們的 3d 和 4s 亞層不同。1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 是氬氣的電子構型，因此為了避免重複書寫，可以簡寫為 [Ar]，表示相同的意思。

所有這些 d 區金屬都遵循相同的模式，先填滿 4s 亞層，然後填滿 3d 亞層，除了 Cr 和 Cu，它們是 4s¹，以便分別使 3d 亞層半滿和全滿。鉻和銅的例外情況是由於半滿或全滿的 3d 亞層比預期能量更低，可能是由於量子力學效應。

過渡金屬離子的電子構型可能看起來違反直覺。對於中性的過渡金屬原子，4s 亞層先填滿，然後是 3d 亞層，我們假設這是因為 3d 的能量略高於 4s。

然而，在過渡金屬離子中，4s 先排空，這意味著它的能量比 3d 高。那麼 3d 和 4s 中哪個能量更高？答案是它們非常接近，從中性原子到離子會導致 3d 相對於 4s 能量降低，這意味著在離子中，4s 先排空，而在中性原子中，4s 先填滿。