關於原子核外電子的執行方式，很多人仍持有誤解。
許多人誤認為電子圍繞原子核的運動方式類似於地球圍繞太陽的軌跡，這是個明顯的錯誤。
你或許聽說過波爾的能階躍遷模型和電子雲模型，但具體電子如何運動可能還不夠清晰。
首先讓我們從波爾的能階躍遷說起。電子從一個能階跳到另一個能階是一個非連續的過程，沒有中間過渡。
關於原子軌域的誤解需要澄清，很多人將原子軌域誤認為是圍繞核外的電子軌域。
實際上，常說的1，2，3「軌域」並非原子軌域，而是能層，亦稱電子層。
高中化學中的K，L，M，N，O，P層，就是電子層，序號分別為1 2 3 4 5 6。
第一能層稱為K層，第二層為L層，第三層為M層，以此類推。每個電子層包括數個能階，每層的能階數由該層序號決定。
例如，K層僅有一個能階。L層則有兩個能階。M層包含三個能階，後續層次以此類推。
但需註意，L層雖有兩個能階，不意味著僅有s和p兩個原子軌域。
除了s軌域，其他軌域具備復制功能。s軌域為球形，唯一且不復制。p軌域呈啞鈴形，具有三重復制功能，而d軌域則有五重復制功能。
spdf軌域的復制倍數遵循1，3，5，7等奇數規律，代表了電子雲可能出現的特定空間形狀。如s軌域球形，p軌域啞鈴形，d軌域花瓣形。
現在，讓我們探討電子如何占據這些軌域。
電子占據原子軌域的過程主要依據包立不相容原理和洪特規則。
包立原理指出，一個原子軌域最多只能容納兩個電子。
例如，K層有一個s軌域，最多容納兩個電子。L層有s軌域和p軌域，共四個原子軌域，最多容納8個電子。M層有s、p、d三個能階，共9個原子軌域，最多容納18個電子。
在自然界中，事物總是向穩定狀態發展。不穩定的狀態會演變至更穩定的狀態，因為穩定意味著能量更低。
洪特規則則基於能量最低原理，電子優先占據能量最低的軌域，只有當低能軌域已滿時，才會占據更高能軌域。
關於軌域能量，1s是第一電子層的s軌域，2s是第二電子層的s軌域，2p是第二電子層的p軌域。橫向比較，1s < 2s < 3s，2p < 3p < 4p。縱向比較，3s < 3p < 3d。
從第四電子層開始，能量關系發生交錯，如4s < 3d。更復雜的能量關系可另行尋找資料。
對包立不相容原理的更深入理解是，雖然所有電子看似無異，但實際上存在區別。
在量子力學中，電子的不同由幾種量子數標識。
如果兩個電子的四種量子數相同，它們就處於相同的量子態，不可能共存於同一軌域。
第四種量子數，自旋量子數，是理解包立原理的關鍵。自旋量子數有兩種，-1/2和1/2，代表上旋和下旋。
因此，一個原子軌域最多只能有兩個電子，它們自旋必須相異。
電子本質為波函數，具有反對稱性。當兩個電子相遇時，波函數相互抵消，導致電子不存在。
最後，如果不是因為包立不相容原理，所有電子都會聚集在最低能階的軌域上，如此穩定的狀態將不利於化學反應和生命的形成。
因此，包立不相容原理對於生命的存在具有不可替代的重要性。我們應該對自然法則表達感激之情。
