Question

化学（原子结构）

在多电子的原子里，既然电子层（能层）是由电子的能量由低到高排列的，为什么还有能级交错现象/。这不是矛盾吗？谁帮我从深层次解释一下。

Answer 1

原子电子的分布原理有：泡利不相容原理，能量最低原理，洪得规则
泡利不相容原理：在同一原子中，不可能有四个量子数完全相同的电子存在，每一个轨道内最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。
能量最低原理:在不违反泡利原理的前提下，总是尽量分布在能量较低的轨道，以让原子处于能量最低状态。
洪德规则：原子在同一亚层的等价轨道上分布的电子时，将尽可能单独分布在不同的轨道，且自旋方向平行。
其实能级交错现象并不矛盾，因为决定电子位置的有其据轨道的远近，电子运行轨道的形状，电子自旋方向等因素，能级是规定好的，不同的能级电子的运动状态时不一样的，处于所谓“高能级”的电子的能量不一定高，同样处于“低能级的电子”能量不一定低。微观知识很复杂，可以看一下大学的无机化学和物理化学课本。这是我的理解，仅供参考。

Answer 2

能量高低是指区域，电子在做高速的无规则运动，运动到外层和内层的能量不一样而已，但所有电子的总能量是守恒的。

Answer 3

 在多电子原子中，同一个能层的不同能级中的电子会相互作用（排斥），如s电子对p电子的排斥，会使得p电子向远离原子核的方向偏移（叫做s电子对p电子的屏蔽效应），即能量升高；p电子对s电子的排斥，会使得s电子向靠近原子核的方向偏移（叫做s电子的穿透效应或钻穿效应），即能量变低；这样，填充电子以后，能级间的能量差比起填充电子以前变大，叫做能级分离。这样一来，相邻能层的相邻能级（如M层的d能级和N层的s能级）间的能量高低关系就可能发生变化（M层的d能级能量升高，N层的s能级能量变低，导致M层的d能级能量变得比N层的s能级能量还要高），叫做能级交错。