电子轨道与电子排布 — CIE A-Level 化学
1. 量子结构：电子层、亚层和轨道 ★★☆☆☆ ⏱ 4 min
在现代量子模型中，电子排布在由主量子数$n=1,2,3...$标识的主层（能级）中。n越小，能量越低，离原子核越近。每个主层分为多个亚层，每个亚层包含固定数量的轨道。
2. 轨道填充规则 ★★☆☆☆ ⏱ 5 min
- **泡利不相容原理**：每个轨道最多容纳2个自旋相反的电子。
- **洪特规则**：填充简并（能量相等）轨道时（例如三个2p轨道），电子优先分占不同轨道且自旋平行，全部轨道都被单电子占据后才会成对，这样可以最小化电子间的排斥力。
对于原子序数Z≤36（氪）的元素，轨道按能量由低到高的填充顺序为：
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p
Exam tip: CIE考官经常考察洪特规则的应用，因此一定要先确认轨道都被单电子占据后，再考虑电子成对。
3. 书写电子排布 ★★★☆☆ ⏱ 5 min
电子排布可以写全排布，也可以使用稀有气体原子实的简写方式。在CIE考试中，要求你写出所有Z≤36的原子和离子的电子排布。
4. 构造原理的例外 ★★★★☆ ⏱ 4 min
对于CIE 9701考试，你只需要记住第一过渡系两种常见的填充顺序例外：铬（Z=24）和铜（Z=29）。这些例外的原因是：半充满（5电子）或全充满（10电子）的3d亚层由于对称性和交换能会获得额外的稳定性。
Exam tip: CIE几乎每次都会考察这两个例外，因此请记住：Cr = [Ar] 3d⁵ 4s¹，Cu = [Ar] 3d¹⁰ 4s¹。
Common Pitfalls
Why: 混淆了填充顺序和按主量子数n排序的常规书写顺序
Why: 忘记了半充满3d亚层的额外稳定性，这是CIE常考的核心例外
Why: 假设4s能量总是低于3d，但这仅在3d开始填充前成立
Why: 混淆了旧的玻尔模型和现代量子模型
Why: 违反了洪特规则（最大多重度规则）