能量最低原理

“系統的能量越低、越穩定”，這是自然界的普遍規律。原子核外電子的排布也遵循 這一規律，多電子原子在基態時，核外電子總是儘可能地先佔據能量最低的軌道，然後按 原子軌道近似能級圖的順序依次向能量較高的能級上分佈，稱為能量最低原理。 ^[2] 

原子軌道能量的高低（也稱能級）主要由主量子數n和角量子數l決定。當l相同時，n越大，原子軌道能量E越高，例如E_1s<E_2s<E_3s；E_2p<E_3p<E_4p。當n相同時，l越大，能級也越高，如E_3s<E_3p<E_3d。當n和l都不同時，情況比較複雜，必須同時考慮原子核對電子的吸引及電子之間的相互排斥力。由於其他電子的存在往往減弱了原子核對外層電子的吸引力，從而使多電子原子的能級產生交錯現象，如E_4s<E_3d，E_5s<E_4d。Pauling根據光譜實驗數據以及理論計算結果，提出了多電子原子軌道的近似能級圖。用小圓圈代表原子軌道，按能量高低順序排列起來，將軌道能量相近的放在同一個方框中組成一個能級組，共有7個能級組。電子可按這種能級圖從低至高順序填入。 ^[3] 

因為能量最低原理，所有的能量都是由高處流向低處，根據熱力學第二定律，能量是有方向性的，任何自發反應，能量守恆，但是熵都變大，因為有能量差，最終才有了能量的轉換和傳遞。當這些能量差被我們用完的時候，即宇宙中所有的事物能量相等時，被稱為熱寂。 ^[3]