Question

为什么原子最外层最多八个电子 次外层最多十八个电子？

Answer 1

为什么原子最外层最多八个电子 次外层最多十八个电子是因为泡利不相容原理。

在化学中描述原子中电子状态的是四个量子数，主量子数n，表示电子层数，角量子数l，表示亚层数，磁量子数m，表示轨道数，自旋量子数ms，表示电子自旋。

其中n的取值范围为自然数，l的取值范围为0到(n-1)的所有整数，m的取值范围是-l到+l的所有整数，ms的取值范围为-1/2或+1/2。

原子中不存在两个完全相同的电子，即任意两电子的四个量子数不完全相同。

以上是电子排布的第一条重要原理:泡利不相容原理。

由量子数取值范围可知，当n=1是，即仅有一层电子时，l只能取0为s亚层，m只能取0即s只有一个轨道，ms可取正负，因此第一层只能填2个电子。

同理可以得到，n=2是该层最多填8个电子(l可取0或1)，n=3最多填18个电子，n=4最多填32个电子，以此类推。

但是电子不能只按层排，要按能量排，电子要优先排入能量最低的轨道，能量最低的并非内层轨道，而是以交错的形式存在。

这是第二个重要规则: 能级交错。

能量由低到高的排布为: 1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-5p-6s-4f-5d-6p-7s-5f-6d-7p-8s-5g-6f-7d-8p......

3d轨道开始填充时出现了第四周期过渡元素即电子开始填充次外层而非最外层，4f轨道开始填充时出现了镧系，在第6周期，即开始填充第三外层。

可以看出，最外层电子将p亚层填满后就开始填更外层的s亚层了;次外层将d亚层填满后就开始填最外层的p亚层了。

s亚层容纳2个电子，p亚层可以容纳6个电子，d亚层容纳10个电子，因此最外层8个电子，次外层18个电子。

有一个比较意外的原子是钯Pd，作为第五周期的元素，他的第五层没有电子!!而第四层有18个电子是满层结构，算是比较有趣的元素吧。

不过他的最外层应该是第五层，但是第五层没电子，所以其实吧第4层看作最外层也无可厚非。