过渡金属

原子轨道氢原子的

如前所述，与原子核相关的电子被定位或集中在称为原子轨道的空间的各个特定区域，每个区域都是特征通过一组符号(量子数)来指定相对于其他轨道的体积、形状和空间方向。一个轨道最多只能容纳两个电子。电子与原子核相互作用所涉及的能量由它所占据的轨道决定，原子中的电子以总能量最小的方式分布在轨道之间。因此,通过电子结构原子的构型是指围绕原子核的电子占据各种原子轨道的方式。最简单的构型是一组单电子轨道氢原子。轨道可以被分类，首先主量子数，且轨道以能量递增为主量子数从1增加到2、3、4等(由主要量子数1、2、3、4等定义的轨道集合通常被称为指定的壳层K l m n等)对于主量子数1，只有一种类型的轨道，称为轨道年代轨道。随着主量子数的增加，有越来越多的不同类型的轨道，或亚壳层，对应于每一个:S p d f g等。此外，额外的轨道类型每一种都有更大的组合。因此，只有一个年代每个主量子数的轨道，但是在指定的集合中有三个轨道p，每组指定五个d等等。对氢原子来说，能量完全由单个电子所占据的轨道决定。特别值得注意的是，氢原子的能量完全是由电子所占据的轨道的主量子数决定的(除了一些在这里不涉及的小影响);也就是说，在氢原子中，第三能层的电子构型，例如，是等能的(相同的能量，无论电子占据哪一层)，而其他原子则不是这样，它们都包含两个或更多的电子。

多电子原子的原子轨道

为了理解电子配置对于其他原子，习惯上使用构造(德语:“building up”)原理，其基础是，为了实现多电子构型，必须一次向轨道中添加所需数量的电子，首先填充最稳定的轨道，直到总数添加完毕。因此，在“建立”元素周期表的过程中，通过向原子核中添加一个质子，向原子核外的原子区添加一个电子，从一个元素发展到下一个元素。这种概念化有一个限制，即泡利不相容原理，即每个轨道只能有两个电子。因此，任何原子中都不可能有超过两个电子年代轨道上有6个电子p轨道，每组有10个电子d轨道等。然而，在进行这一过程时，人们不能简单地使用电子轨道的顺序适当的到氢原子。随着电子的加入，它们会相互作用，也会与原子核相互作用，结果是，某些轨道上电子的存在会导致进入另一个轨道的电子的能量与这个电子单独存在时的能量不同。这些电子间相互作用的总体结果(有时被称为屏蔽)多电子原子中各种原子轨道的相对顺序与氢原子中的不同;事实上，它随着电子数的增加而不断变化。

随着多电子原子的形成，各种亚壳层S p d f g委托人等量子数不再是等能的;它们都下降到较低的能量，尽管幅度不等。能量的整体下降是因为，当原子序数增加时，特定轨道上的电子受到原子中所有其他电子的屏蔽，不足以阻止原子核中的电荷对该电子的影响稳步增加。换句话说，每个电子都被其他电子不完全地屏蔽掉了原子核电荷。此外，每个主壳层中不同类型的轨道，由于其空间分布不同，被它们下面的电子核心不同程度地屏蔽;因此，虽然它们的能量都在减少，但它们的减少量不同，因此它们在能量中的相对顺序不断变化。为了指定特定原子的电子构型，有必要使用与该原子的原子序数的特定值相适应的轨道顺序。各种行为d而且f轨道是要特别注意的，在哪里过渡金属出现在元素周期表中。

的氩原子序数为18的原子的电子排布为1年代²2年代²2p⁶3.年代²3.p⁶(也就是说，它有两个电子在年代第一能层的轨道;两个在年代6个在p第二层的轨道;两个在年代6个在p第三能层轨道:这个表达式通常缩写为[Ar]，特别是在表示氩和之间的元素的构型时氪，因为它代表了所有这些元素构型的公共部分)。3d轨道比4更能屏蔽原子核电荷年代轨道，因此，后者的轨道能量更低。下一个要加入的电子进入4年代轨道优先于3轨道d或4p轨道。在元素周期表中氩后面的两个元素是钾，用单音4年代电子,钙，有两个4年代电子。因为4的存在年代电子，3d轨道受到的屏蔽比4少p轨道;因此，第一个规则跃迁序列从这一点开始，元素钪，它有电子配置[阿拉伯文]4年代²3.d¹．在接下来的九个元素中，电子按照原子序数的递增顺序被添加到这三个元素中d直到在锌元素上，它们完全被填满，电子排布为[Ar]3d¹⁰4年代²．4p轨道是能量最低的轨道，它们被接下来的六个元素填满，第六个元素是下一个惰性气体，氪，电子构型为1年代²2年代²2p⁶3.年代²3.p⁶4年代²3.d¹⁰4p⁶，或[Kr]。

在接下来的整个周期中，轨道能量的变化模式与之前的模式相似。当稀有气体，氪，的配置已经达到，5年代轨道比轨道4更稳定d轨道。接下来的两个电子因此进入了5年代轨道，然后是4d轨道的能量下降到比5低p轨道，第二个规则跃迁序列从元素钇开始。电子继续被加到4上d直到这些轨道完全被镉元素的位置填满，镉元素的电子构型为[Kr]4d¹⁰5年代²．接下来的6个电子进入5p轨道，直到在元素上达到另一种惰性气体结构氙．类似于前两个周期，接下来的两个电子被添加到下一个可用的轨道，即6轨道年代轨道，产生接下来的两个元素，铯而且钡．然而，在这一点上，轨道的排列变得比以前更加复杂，因为现在有4个轨道是空的f轨道和5d轨道，两组的能量大致相同。下一个元素，镧(原子序数57)，在5号原子上加了一个电子d轨道，但是紧随其后的元素，铈(原子序数58)，有两个电子在4轨道上f5个轨道中没有d轨道。通过接下来的12个元素，额外的电子进入4个元素f轨道，虽然是5d轨道的能量仅略高。这组元素，涵盖范围从镧，其中4f轨道仍然是空的或即将被填满，通过镥，其中4f轨道完全被14个电子填满，组成了上面提到的镧系元素。

此时下一个可用轨道是5号轨道d轨道和元素铪通过黄金，第三个有规则的过渡序列，对应这5个的连续填充d轨道。在这个系列之后，又出现了p轨道(6p)，然后充入惰性气体氡是达到了。

分子轨道

如果两个原子靠得很近，它们的一些轨道可能会重叠并参与分子轨道的形成。占据一个分子轨道的电子与两个原子的原子核相互作用:如果这种相互作用导致的总能量小于分离原子的总能量，就像轨道主要位于两个原子核之间的情况一样，那么这个轨道就被称为成键轨道，它被电子占据构成一个共价键把原子连接在一起复合形成和其中的电子被称为共享的。如果一个轨道被电子占据使系统的能量增加，就像如果这个轨道主要位于两个原子核之间的区域之外，这个轨道就被称为反键轨道;这种轨道中电子的存在往往会抵消成键电子产生的吸引力。

成键或反键分子轨道可以沿穿过两个原子核的直线排列，在这种情况下用希腊字母σ (sigma)表示;或者，它可能占据近似平行于该线的区域，并被指定为π (pi)。