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电子层【电子层】电子层，或称电子壳，是原子物理学中，一组拥有相同主量子数n的原子轨道 。电子在原子中处于不同的能级状态，粗略说是分层分布的，故电子层又叫能层 。
基本介绍中文名：电子层，能层
外文名：electron shells ；orbital
别名：电子壳
学科：原子物理学
定义电子层是原子物理学中，一组拥有相同主量子数n的原子轨道 。电子在原子中处于不同的能级状态，粗略说是分层分布的，故电子层又叫能层 。电子层可用n（n=1、2、3…）表示，n=1表明第一层电子层（K层），n=2表明第二电子层（L层），依次n=3、4、5时表明第三（M层）、第四（N层）、第五（O层） 。一般随着n值的增加，即按K、L、M、N、O…的顺序，电子的能量逐渐升高、电子离原子核的平均距离也越来越大 。电子层可容纳最多电子的数量为2n2 。
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电子层电子层不能理解为电子在核外一薄层空间内运动，而是按电子出现几率最大的区域，离核远近来划分的 。亨利·莫斯莱和巴克拉首次于X-射线吸收研究的实验中发现电子层 。巴克拉把它们称为K、L和、M(以英文字母排列)等电子层（最初 K 和 L 电子层名为 B 和 A，改为 K 和 L 的原因是预留空位给未发现的电子层） 。这些字母后来被n值1、2、3等取代 。名字起源电子层（atomic orbital）的名字起源于玻尔模式中，电子被认为一组一组地围绕着核心以特定的距离旋转，所以轨迹就形成了一个壳 。电子在原子核外排布时，要儘可能使电子的能量最低 。一般来说，离核较近的电子具有较低的能量，随着电子层数的增加，电子的能量越来越大；同一层中，各亚层的能量是按s、p、d、f的次序增高的 。这两种作用的总结果可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序：1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，4p，5s，4d，5p，6s，4f，5d，6p，7s，5f，6d.......排布原理当原子处在基态时，原子核外电子的排布遵循三个原则：(1)泡利不相容原理(2)能量最低原理(3)洪特规则泡利不相容原理我们已经知道，一个电子的运动状态要从4个方面来进行描述，即它所处的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子的自旋方向 。在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在，这就是泡利不相容原理所告诉大家的 。根据这个规则，如果两个电子处于同一轨道，那幺，这两个电子的自旋方向必定相反 。也就是说，每一个轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子 。根据泡利不相容原理，我们得知：s亚层只有1个轨道，可以容纳两个自旋相反的电子；p亚层有3个轨道，总共可以容纳6个电子；d亚层有5个轨道，总共可以容纳10个电子 。我们还得知：第一电子层（K层）中只有1s亚层，最多容纳两个电子；
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电子层注意： 第二电子层（L层）中包括2s和2p两个亚层，总共可以容纳8个电子(所以8个电子时为稳定状态)；第3电子层（M层）中包括3s、3p、3d三个亚层，总共可以容纳18个电子……第n层总共可以容纳2n2个电子 。能量最低原理在满足泡利原理前提下，电子将按照使体系总能量最低的原则填充 。量子化学计算结果表明，当有d电子填充时（例如第四周期Ni，3d轨道能E3d=-18.7eV，而E4s=-7.53eV），E3d<E4s；当没有d电子填充时（例如第四周期K，有E3d=-0.64eV，而E4s=-4.00eV）E3d>E4s，发生了能级“倒置”现象，其他第五、六、七周期也有类似情况 。所以不能简单地说电子是按轨道能由低到高的次序填入，但总可以说是按n+0.7l 值由小到大的次序填充 。其中n是主量子数，l是角量子数 。洪特规则从光谱实验结果总结出来的洪特规则有两方面的含义：一是电子在原子核外排布时，将儘可能分占不同的轨道，且自旋平行；洪特规则的第二个含义是对于同一个电子亚层，当电子排布处于全满（s2、p6、d10、f14）半满（s1、p3、d5、f7）全空（s0、p0、d0、f0）时比较稳定 。如果仔细观察元素周期表,可以发现每个元素下面都有电子亚层的电子排布数量,之所以会有"奇怪的现象",是因为3d层能量比4s层高,称为"能级交错现象"电子亚层通过对许多元素的电离能的进一步分析，人们发现，在同一电子层中，电子的能量还稍有差异，电子云的形状也不相同 。因此电子层仍可进一步分成一个或n个电子亚层 。这一点在研究元素的原子光谱中得到了证实 。电子亚层分别用s、p、d、f等符号表示 。不同亚层的电子云形状不同 。s亚层的电子云是以原子核为中心的球形，p亚层的电子云是纺锤形，d亚层为花瓣形，f亚层的电子云形状比较複杂 。同一电子层不同亚层的能量按s、p、d、f序能量逐渐升高 。K层只包含一个s亚层；L层包含s和p两个亚层；M层包含s、p、d三个亚层；N层包含s、p、d、f四个亚层 。磁量子数m磁量子数m决定原子轨道（或电子云）在空间的伸展方向 。当l给定时，m的取值为从-l到+l之间的一切整数（包括0在内），即0，±1，±2，±3，…± l，共有2l+1个取值 。即原子轨道（或电子云）在空间有2l+1个伸展方向 。原子轨道（或电子云）在空间的每一个伸展方向称做一个轨道 。例如，l=0 时，s电子云呈球形对称分布，没有方向性 。m只能有一个值，即m=0，说明s亚层只有一个轨道为s轨道 。当l=1时，m可有-1，0，+1三个取值，说明 p电子云在空间有三种取向，即p亚层中有三个以x,y,z轴为对称轴的px，py，pz轨道 。当l=2时，m可有五个取值，即d电子云在空间有五种取向， d亚层中有五个不同伸展方向的d轨道.