當原子處在基態時，原子核外電子的排布遵循三個原則：(1)泡利不相容原理——一個原子軌道最多只能容納兩個電子，并且自旋方向相反。或者說，在同一原子里，不會出現電子層、電子亞層、電子云伸展方向和電子自旋狀態完全相同的電子。各電子層最多能容納2n²個電子，n是電子層標號。(2)能量最低原理——在滿足泡利原理前提下，電子將按照使體系總能量最低的原則填充。量子化學計算結果表明，當有d電子填充時（例如第四周期Ni，3d軌道能E_3d=-18.7eV，而E_4s=-7.53eV），E_3d＜E_4s；當沒有d電子填充時（例如第四周期K，有E_3d=-0.64eV，而E_4s=-4.00eV）E_3d＞E_4s，發生了能級“倒置”現象，其他第五、六、七周期也有類似情況。所以不能簡單地說電子是按軌道能由低到高的次序填入，但總可以說是按n＋0.7l 值由小到大的次序填充。其中n是主量子數，l是角量子數。(3)洪特規則——在同一亞層的各個能量相等的軌道上，電子盡可能分占不同軌道，且自旋狀態相同。