为什么原子最外层最多只有8个电子,次外层最多只有18个电子
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发布时间：2022-09-10 20:26
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时间：2024-11-02 01:53
根据电子排布规律及构造原理，可以把电子按能级排布，把电子层分为s(容纳2个电子)p(容纳6个电子)d(容纳10个电子)f(容纳14个电子)能级，如果排到最外层，只能排sp两个能级，所以最多容纳8个电子。
经典物理认为：电子在核外排布成层，也就是所谓的原子的行星模型。根据电子能量的不同，电子离核的距离也不同，电子能量越大，离核越远。由此形成了K、L、M、N、O、P、Q……这也是周期表中7个周期的来历。只有1个电子层是一周期元素，2个电子层的是二周期元素……依次类推。
但是，电子的能量也分有很多种，动能、势能……具体下来有转动动能、平动动能等，简单的说，电子除了绕核公转外，还要绕自己本身自转，就像地球一样。自转也会有能量，核物理中称为自旋。除了粒子自旋外，其所在轨道也有自旋，耦合之后会出现一些很复杂的现象。总之，如果你上化学竞赛的话，老师会给你仔细讲解这部分内容的，打很难打出来，你上网查也可以。电子因为这些有4个量子数：主量子数n、角量子数l、磁量子数m，自旋量子数ms。
这些都是能量相关的，几种不同能量的交叠，导致了一个现象：就是比如第5层的电子不一定就在第4层的外面，这个现象类似于冥王星，虽然它离太阳最远，但是因为它的轨道偏离其它8大行星所在轨道平面（相当于轨道自旋），所以，很大部分时间里，冥王星实际距日距离比海王星还近，也就是说有一段时间实际上海王星会旋转到冥王星外面。
对应原子物理学中的电子，电子就有s电子(角量子数l=0，轨道圆形)、p电子(角量子数l=1，轨道无柄哑铃形)、d电子、f电子……
实际上因此的能量排布就有了变化：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p…当电子受到原子核的吸引进驻1s轨道开始，直到7p轨道排满，原子核所在空间就已经被118个电子紧紧包围。换句话说，此时的这个原子核就是118号元素Uuo。
仔细看你就会发现，1s(一周期元素)，2s、2p(二周期元素)，3s、3p(三周期元素)，4s、4p(四周期元素)，5s、5p(五周期元素)，6s、6p(六周期元素)，7s、7p(七周期元素)，每一个壳层都是以sp收尾(一周期例外，所以一周期的氢和氦是2个电子为稳定结构)，而d、f的出现，都会在其前面间有更外一层的s电子。换句话说，每一周期的元素，最终，最外层电子必须是s电子或者是p电子。——这是角量子数的原因，暂时记作因素①。
再看一个空间量子数m(也就是磁量子数，它是角量子数的空间投影。)对于s电子，l=0，m=0(值有1个，也就是说它只有一个空间投影)；p电子，l=1，m=-1，0，1(值有3个，也就是说p轨道实际上在空间有3层投影，简单说来，同一个主轨道中，p轨道实际上有3根。p轨道算亚层轨道。)；d电子，l=2，m=-2，-1，0，1，2(值有5个，也就是说有5根d轨道。)……由此，结合①，我们知道，除了一周期外(一周期只有1s轨道，一根主轨道，不分层，可以认为没有亚层轨道。)，其余的周期元素都是s、p结尾，最多在最外层有1s+3p，4根亚层轨道。这是磁量子数作用的结果，记作因素②。
最后一个自旋量子数ms，自旋只有两个方向，要么顺时针，要么逆时针，而在同一根亚层轨道里，仅能容纳两个自旋相反的电子。要解释这个现象，首先，把电子首先想成一个带负电的金属球，而且这个球还在自转。金属球围绕着自己的一条对称轴逆时针方向转动，负电荷在球的表面将形成一股顺时针方向的电流。当两个这样的金属球靠拢时，它们彼此之间除了受到库仑排斥力（同种电荷互相排斥）外，还将受到这个“电流”所引起的安培力影响。当两个球自转方向相同的时候，在内侧切向上的电流方向是“↓↑”相反的，根据左手定则可以判断出两个球受到的力是一个排斥力。而两球自转方向相反的时候，内侧切向上的电流方向是“↓↓”相同的，同理可以知道，这种情况下的两个球受到的力是吸引力。关于这点，不信的话可以自己拿两根平行的导线通电之后做做实验，看看是不是“同向相吸，异向相斥”。另外，还得说在自然界普遍存在的一个原理——能量最低原理！何为“能量最低”，意思就是说自然界中的物体始终有一个对外释放能量的趋势，以保持自身能量最低。——这可以作为第③个因素，也就是每个亚层轨道容纳2个电子。
综上所述：2×4=8。4是4个亚层轨道。最外层只能排到8个电子
这是由原子核外电子排列的所遵循的能量最低原理决定的。在各层中，离原子核远，电子的能量越大，电子都首先排满能量低的运行轨道，这样排列到到最外层时，能量最低的轨道只有八个，如果电子多于八个，还有比此能量要求低的轨道（同一层也因轨道不同而能量不同）可以排布电子。因此，就造成了最外层电子最多只能有八个。
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时间：2024-11-02 01:53
