有機化學/有機化學基礎概念/原子結構/電子殼層的填充
當原子或離子接收到電子進入其軌道時，軌道和殼層以特定的方式填充。
有三個原則支配著這個過程：1）構造原理，2）泡利不相容原理，以及 3）洪特規則。
最多隻有一個電子具有相同的四個量子數。這在我們的軌道圖中轉化為，每個軌道只能容納兩個電子，一個“自旋向上”和一個“自旋向下”。
您可以將原子視為從裸露的原子核開始，逐步新增一個電子，直到所有它將容納的電子都被新增進去。就像用液體從底部向上填充容器一樣，原子中的軌道也是從最低能量軌道到最高能量軌道填充的。
然而，給定殼層的三個p軌道都在相同的能級上。那麼，它們是如何填充的呢？是其中一個先被它可以容納的兩個電子完全填滿嗎？還是三個軌道分別接收一個電子，然後才會有單個軌道被雙重佔據？事實證明，後一種情況發生了。
此規則僅適用於具有d電子的元素，因此在有機化學中不太重要（儘管它在有機金屬化學中很重要）。它指出，填充和半填充的殼層往往具有額外的穩定性。因此，在某些情況下，例如，4s軌道將在3d軌道之前填充。
量子力學方程（如描述球諧函式的勒壤得多項式，以及軌道的形狀）由四種類型的數字來區分。這四個量子數中的第一個稱為主量子數，用n表示。它僅僅表示電子佔據哪個殼層，並在週期表中顯示為週期表的行。它具有整數，n=1,2,3 . . . . 第一行原子中最高能量電子都具有n=1。第二行原子中的那些電子都具有n=2。當進入n=3時，洪特規則會將它稍微混合起來，但至少當到達第三行的末端時，具有最高能量的電子具有n=3。
下一個量子數用字母m表示，它表示原子可以有多少種不同型別的殼層。第一行中的元素可以只有一個，即s軌道。第二行中的元素可以有兩個，即s軌道和p軌道。第三行中的元素可以有三個，即s、p和d軌道。以此類推。將s、p和d視為“數字”可能很奇怪，但這些用作歷史和幾何上的便利。
第三種量子數ml指定，對於那些可以具有不同形狀的軌道，指的是哪種可能的形狀。因此，例如，一個2pz軌道表示三個量子數，分別由2、p和z表示。
最後，第四個量子數是電子的自旋。它只有兩個可能的值，+1/2 或 -1/2。
實際上只有計算化學家需要將量子數本身視為方程中的數字。但瞭解週期表的各種元素以及電子軌道的不同形狀和其他性質都有一個統一的原理——不同形狀的增殖不是完全任意的，而是受非常具體的規則約束。構造原理（意思是“建立起來”）：- 它指出應該根據軌道能量的增加順序來填充軌道。因此，首先填充的是可獲得的最低能量軌道。各種軌道的能量增加順序為：-
1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f......
軌道的能量增加順序可以透過(n+l)規則或“波爾-布里規則”計算。根據這條規則，n+l的值是軌道的能量，因此該軌道將首先被填充。例如，4s軌道具有較低的(n+l)值，因此比3d軌道具有較低的能量，因此4s軌道將首先被填充。對於4s軌道，n+l=4+0=4。對於3d軌道，n+l=3+2=5，因此4s軌道將首先被填充。