# 电子排布式在线生成 - 轨道表示式、离子电子排布、未成对电子与量子数

> 免费在线电子排布计算：输入元素或离子（如 Fe3+、O2-）即得电子排布式、稀有气体简写、轨道框图、未成对电子数与四个量子数，含 Cr、Cu 等例外。

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- 最后更新: 2026-10-26
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核外电子排布描述电子在各能级（亚层）中的分布。按构造原理（马德隆规则），电子按 n + l 从小到大依次填入 1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p……，每个轨道最多两个自旋相反的电子（泡利不相容原理），同一亚层中电子先分占不同轨道且自旋平行（洪特规则）。例如铁 Fe（Z = 26）为 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²，简写 [Ar] 3d⁶ 4s²；形成 Fe³⁺ 时先失去 4s 上的 2 个电子、再失去 1 个 3d 电子，得到 [Ar] 3d⁵，5 个未成对电子，顺磁性。这个工具可以输入元素符号、中文名、英文名或原子序数，后面加电荷就是离子（Fe3+、Cu+、Cl-、O2-），也可以从迷你周期表里点选。中性原子采用光谱实测的基态排布，包括 Cr（3d⁵ 4s¹）、Cu（3d¹⁰ 4s¹）、Mo、Ag、Pd、Pt、Au、La、Ce、Gd 及 Th、U 等锕系例外，并给出马德隆规则的预测值作对比。结果包括完整排布式、稀有气体简写、价电子排布与价电子数、轨道框图（↑↓ 箭头）、未成对电子数与顺/抗磁性、K L M N 各层电子数、构造原理斜线图、玻尔模型示意图，以及最后一个电子的 n、l、m_l、m_s 四个量子数，附推导过程。

## 使用步骤

1. 输入元素或离子，如 Fe、Fe3+、O2-、铜，或展开周期表点选元素
2. 用“电荷”按钮切换常见离子，查看完整排布、简写、价电子与未成对电子
3. 向下查看轨道框图、构造原理填充顺序、玻尔模型、四个量子数和推导过程

## 功能特点

- 全部 118 种元素及其阳离子、阴离子的电子排布
- 采用实测基态，含 Cr、Cu、Pd、Ag、Pt、Au、镧系、锕系等例外，并对比马德隆预测
- 过渡金属离子按先失 ns 再失 (n−1)d 的规则推导
- 轨道框图按洪特规则和泡利原理画出 ↑↓ 箭头，标注 m_l
- 未成对电子数与顺磁性 / 抗磁性判断
- 价电子排布、价电子数、K L M N 各层电子数
- 构造原理斜线图与玻尔模型 SVG 图示
- 最后一个电子的四个量子数，排布式一键复制

## 常见问题

### 为什么铬和铜的电子排布是例外？

按构造原理，Cr 应为 [Ar] 3d⁴ 4s²、Cu 应为 [Ar] 3d⁹ 4s²，但光谱测得的基态分别是 [Ar] 3d⁵ 4s¹ 和 [Ar] 3d¹⁰ 4s¹。3d 与 4s 能量非常接近，半充满（d⁵）和全充满（d¹⁰）的 d 亚层交换能更大、能量更低，于是一个 4s 电子转移到 3d。同族的 Mo、Ag、Au 也是如此；Nb、Ru、Rh、Pd、Pt 以及部分镧系、锕系元素也有各自的例外，工具中都会标出。

### Fe3+ 的电子排布怎么写？为什么先失去 4s 电子？

Fe 为 [Ar] 3d⁶ 4s²，Fe³⁺ 失去 3 个电子：先失去 4s 上的 2 个，再失去 1 个 3d 电子，得到 [Ar] 3d⁵（1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵）。虽然填充时 4s 先于 3d，但在原子（尤其是离子）中 3d 填入电子后 4s 的能量反而更高、离核更远，所以阳离子总是先失去主量子数最大的电子。同理 Cu²⁺ 为 [Ar] 3d⁹，Zn²⁺ 为 [Ar] 3d¹⁰。

### 怎样数未成对电子？

按洪特规则，同一亚层的电子先一个一个分占不同轨道且自旋平行，填满一半后才开始配对。所以一个亚层的未成对电子数 = min(电子数, 容量 − 电子数)，例如 3d⁵ 有 5 个、3d⁶ 有 4 个、2p⁴ 有 2 个。把所有亚层加起来就是总数：Cr 为 6，Fe 为 4，O 为 2。有未成对电子的物质是顺磁性的，全部配对则是抗磁性的。

### 最后一个电子的四个量子数怎么确定？

先找出最后填入的亚层，得到主量子数 n 和角量子数 l（s = 0、p = 1、d = 2、f = 3）；再按洪特规则在轨道框里放电子，最后一个电子所在框的磁量子数就是 m_l，自旋向上为 m_s = +½、向下为 −½。例如 O 为 2p⁴，按 m_l 从 −1 到 +1 先放 3 个 ↑ 再放 1 个 ↓，最后一个电子是 n = 2、l = 1、m_l = −1、m_s = −½。注意部分教材 m_l 从 +l 开始排，结果会不同。

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