Sc原子的3d轨道比4s轨道能级低 为什么它的电子组态为（3d14s2)而不是（3d24s1)？分析Sc3＋离子变成Se原子的电子
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Sc原子的3d轨道比4s轨道能级低，为什么它的电子组态为(3d14s2)而不是(3d24s1)？分析Sc3+离子变成Se原子的电子填充过程。
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这是因为电子互斥能的影响所致的。考虑到互斥能，组态甲3d24s1的能量为：
E1=2E(3d)+E(4s)+2J(d-s)+J(d-d)
这里，J(d-s)和J(d-d)分别为d-s和d-d的互斥能，J(d-d)远大于J(d-s)。同理，组态乙3d14s2的能量为：
E2=E(3d)+2E(4s)+2J(d-s)+J(s-s)
比较甲乙两种组态的能量，有：
E1-E2=2E(3d)+E(4s)+2J(d-s)+
J(d-d)-[E(3d)+2E(4s)+
2J(d-s)+J(s-s)]
=[E(3d)-E(4s)]+[J(d-d)-J(s-s)]
=A+B
这里，A为负值，而B为正值。明显，如果A的绝对值比B大，即E(3d)和E(4s)的差大于J(d-s)和J(d-d)的差，则表明组态甲稳定；反之则组态乙稳定。由于Sc原子的情况属后者，它的最稳定组态应为3d14s2。
当Sc3+(3d04s0)填充1个电子形成Se2+时，由于3d轨道能级比4s低，因此电子填在3d上，组态为3d04s0。Sc2+再继续填充电子变成Sc+时，由于J(d-d)比较大，因此电子填在4s轨道上，形成组态3d14s1。同理，最后一个电子也填充在4s轨道上，形成了Sc原子。