多电子原子轨道的能级

氢原子轨道的能量决定于主量子数 n，在多电子原子中，轨道能量除决定于主量子数 n 以外，还与角量子数 l 有关。根据光谱实验结果，可归纳出以下三条规律。

当角量子数 l 相同时，随着主量子数 n 值的增大，轨道能量升高。例如，E1s＜E2s＜E3s 等。
当主量子数 n 相同时，随着角量子数 l 值的增大轨道能量升高。例如， Ens＜Enp＜End＜Enf。
当主量子数和角量子数都不同时，有时出现能级交错现象。例如，在某些元素中，E4s＜E3d，E5s＜E4d 等。

图 5.9 原子轨道的能级与原子序数的关系示意图

影响多电子原子能级的因素较复杂，随着原子序数的递增各元素原子轨道的能级还会发生变化。

从图 5.9 可以看出自 7 号元素氮(N)开始至 20 号元素钙(Ca)，它们的 3d 轨道能量高于 4s 轨道能量，出现了交错现象。从 21 号元素钪(Sc)开始，3d 能量急剧下降，出现了 3d 轨道能量又低于 4s 轨道能量。由此可知 3d 和 4s 轨道能级交错并不发生在所有元素之中。其余如 4d 和 5s、5d 和 6s 等轨道也有类似情况。