能量最低原理

自然界一个普遍的规律是“能量越低越稳定”。原子中的电子也是如此。在不违反保里原理的条件下，电子优先占据能量较低的原子轨道，使整个原子体系能量处于最低，这样的状态是原子的基态。

原子轨道能量的高低 ( 也称能级 ) 主要由主量子数 n 和角量子数 l 决定。当 l 相同时， n 越大，原子轨道能量 E 越高，例如 E _1s ＜ E _2s ＜ E _3s ； E _2p ＜ E _3p ＜ E _4p 。当 n 相同时， l 越大，能级也越高，如 E _3s ＜ E _3p ＜ E _3d 。当 n 和 l 都不同时，情况比较复杂，必须同时考虑原子核对电子的吸引及电子之间的相互排斥力。由于其他电子的存在往往减弱了原子核对外层电子的吸引力，从而使多电子原子的能级产生交错现象，如 E _4s ＜ E _3d ， E _5s ＜ E _4d 。 Pauling 根据光谱实验数据以及理论计算结果，提出了多电子原子轨道的近似能级图 。用小圆圈代表原子轨道，按能量高低顺序排列起来，将轨道能量相近的放在同一个方框中组成一个能级组，共有 7 个能级组。电子可按这种能级图从低至高顺序填入。