洪特規則

洪特根據大量的光譜實驗指出：電子在能量相同的軌道（即等價軌道）上排布時，總是儘可能分佔不同的軌道且自旋方向同向，因為這樣的排布方式總能量最低，稱為洪特規則（Hund’s rule)。 ^[1] 

洪特規則只適用於LS耦合的情況。有少數例外是由於組態相互作用或偏離LS耦合引起的。該定則可用量子力學理論和泡利不相容原理來解釋。該定則對確定自由原子或離子的基態十分有用。

洪特規則前提：對於基態原子來説。

在能量相等的軌道上，自旋平行的電子數目最多時，原子的能量最低。所以在能量相等的軌道上，電子儘可能自旋平行地多佔不同的軌道。例如碳原子核外有6個電子，按能量最低原理和泡利不相容原理，首先有2個電子排布到第一層的1s軌道中，另外2個電子填入第二層的2s軌道中，剩餘2個電子排布在2個不同的2p軌道上，具有相同的自旋方向，而不是兩個電子集中在一個p軌道，自旋方向相反。作為洪特規則的補充，能量相等的軌道全充滿、半滿或全空的狀態比較穩定。

根據以上原則，電子在原子軌道中填充排布的順序為1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d… ^[1] 

對於特定電子排布，不同組態的LS耦合，洪特規則確定了能量排列順序：

（1）總自旋S越大，能量越低。

（2）S相等情況下，總軌道角動量L越大，能量越低。

（3）在S和L都相等情況下，對於未滿半殼層或剛好半殼層，總角動量J越小能量越低，否則，J越大能量越低。

氮（N）原子核外有7個電子，根據能量最低原理和泡利不相容原理，首先有2個電子排布到第一層的1s軌道中，又有2個電子排布到第二層的2s軌道中。按照洪特規則，餘下的3個電子將以相同的自旋方式分別排布到3個方向不同但能量相同的2p軌道中。氮原子的電子排布式為1s²2s²2p³。這種用量子數n和角量子數l表示的電子排布方式，叫做電子構型或電子組態，右上角的數字是軌道中的電子數目。

氖（Ne）原子核外有10個電子，根據電子排布三原則，第一電子層中有2個電子排布到1s軌道上，第二層中有8個電子，其中2個排布到2s軌道上，6個排布到2p軌道上。因此氖的原子結構可以用電子構型表示為1s²2s²2p⁶。這種最外電子層為8電子的結構，通常是一種比較穩定的結構，稱為稀有氣體結構。

鈉（Na）原子核外共有11個電子，按照電子排布順序，最後一個電子應填充到第三電子層上，它的電子構型為1s²2s²2p⁶3s¹。為了避免電子結構式書寫過繁，也可以把內層電子已達到稀有氣體結構的部分寫成“原子實”，以稀有氣體的元素符號外加方括號來表示，例如鈉原子的電子構型也可以表示為[Ne]3s¹。

鉀（K）原子核外共有19個電子，由於3d和4s軌道能級交錯，第19個電子填入4s軌道而不填入3d軌道，它的電子構型為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹或[Ar]4s¹。同理20號元素鈣（Ca）的第19、20個電子也填入4s軌道，鈣原子的電子構型為[Ar]4s²。

鉻（Cr）原子核外有24個電子，最高能級組中有6個電子。鉻的電子構型為[Ar]3d⁵4s¹，而不是[Ar]3d⁴4s²。這是因為3d⁵的半充滿結構是一種能量較低的穩定結構。

作為洪特規則的發展，能量簡併的等價軌道全充滿、半充滿或全空的狀態是比較穩定的尤其是簡併度高的軌道更是如此。如全充滿：p⁶、d¹⁰、f¹⁴；半充滿：p³、d⁵、f⁷；全空：p⁰、d⁰、f⁰。

洪特規則是在等價軌道（指相同電子層、電子亞層上的各個軌道）上排布的電子將盡可能分佔不同的軌道，且自旋方向相同。後來經量子力學證明，電子這樣排布可能使能量最低，所以洪特規則也可以包括在能量最低原理中。

洪特規則，又稱等價軌道規則。在同一個電子亞層中排布的電子，總是儘先佔據不同的軌道，且自旋方向相同。如氮原子中的3個p電子分佈於3個p軌道上並取向相同的自旋方向。p軌道上有3個電子、d軌道上有5個電子、f軌道上有7個電子時，都是半充滿的穩定結構。另外量子力學的研究表明；等價軌道全空（p⁰、d⁰、

）和全滿時（p⁶、d¹⁰、

）的結構，也具有較低能量和較大的穩定性。像鐵離子Fe³⁺（3d⁵）和亞鐵離子Fe²⁺（3d⁶）對比看，從3d⁶→3d⁵才穩定，這和亞鐵離子不穩定易被氧化的事實相符合。根據洪特規則鉻的電子排布式應為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹。 ^[2] 

當同一能級各個軌道上的電子排布為全滿、半滿或全空時，可使體系能量最低。

如24號元素鉻（Cr）電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；

29號元素銅（Cu）電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；

洪特規則的例外很多例如“原子軌道中，每一層半滿或全滿時能量最低”，也就是説s¹、s²，p³、p⁶，d⁵、d¹⁰，f⁷、f¹⁴的時候能量最低也最穩定，是原子存在的一般形式，但是隻要看元素週期表就會發現，排在下面幾行的幾類元素，尤其是鑭系和錒系元素沒有幾個符合洪特規則，這也是理論所無法解釋的。 ^[1]