原子核外電子為什麼要才穩定,原子核外電子為什麼要8個才穩定

時間 2021-08-30 16:56:42

1樓:芥末留學

這是電子亞層軌道決定的。

經典物理認為:電子在核外排布成層,也就是所謂的原子的行星模型。

根據電子能量的不同,電子離核的距離也不同,電子能量越大,離核越遠。

由此形成了k、l、m、n、o、p、q……這也是週期表中7個週期的來歷。

只有1個電子層是一週期元素,2個電子層的是二週期元素……依次類推。

但是,電子的能量也分有很多種,動能、勢能……具體下來有轉動動能、平動動能等,簡單的說,電子除了繞核公轉外,還要繞自己本身自轉,就像地球一樣。

自轉也會有能量,核物理中稱為自旋。

除了粒子自旋外,其所在軌道也有自旋,耦合之後會出現一些很複雜的現象。

總之,如果上化學競賽,老師會給仔細講解這部分內容的,打很難打出來,上網查也可以。

電子因為這些有4個量子數:主量子數n、角量子數l、磁量子數m,自旋量子數ms。

這些都是能量相關的,幾種不同能量的交疊,導致了一個現象:就是比如第5層的電子不一定就在第4層的外面,這個現象類似於冥王星,雖然它離太陽最遠,但是因為它的軌道偏離其它8大行星所在軌道平面(相當於軌道自旋),所以,很大部分時間裡,冥王星實際距日距離比海王星還近,也就是說有一段時間實際上海王星會旋轉到冥王星外面。

對應原子物理學中的電子,電子就有s電子(角量子數l=0,軌道圓形)、p電子(角量子數l=1,軌道無柄啞鈴形)、d電子、f電子……

實際上因此的能量排布就有了變化:1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p…當電子受到原子核的吸引進駐1s軌道開始,直到7p軌道排滿,原子核所在空間就已經被118個電子緊緊包圍。

換句話說,此時的這個原子核就是118號元素uuo。

仔細看就會發現,1s(一週期元素),2s、2p(二週期元素),3s、3p(三週期元素),4s、4p(四周期元素),5s、5p(五週期元素),6s、6p(六週期元素),7s、7p(七週期元素),每一個殼層都是以sp收尾(一週期例外,所以一週期的氫和氦是2個電子為穩定結構),而d、f的出現,都會在其前面間有更外一層的s電子。

換句話說,每一週期的元素,最終,最外層電子必須是s電子或者是p電子。

——這是角量子數的原因,暫時記作因素①。

再看一個空間量子數m(也就是磁量子數,它是角量子數的空間投影。

)對於s電子,l=0,m=0(值有1個,也就是說它只有一個空間投影);

p電子,l=1,m=-1,0,1(值有3個,也就是說p軌道實際上在空間有3層投影,簡單說來,同一個主軌道中,p軌道實際上有3根。

p軌道算亞層軌道。

);d電子,l=2,m=-2,-1,0,1,2(值有5個,也就是說有5根d軌道。

)……由此,結合①,知道,除了一週期外(一週期只有1s軌道,一根主軌道,不分層,可以認為沒有亞層軌道。

),其餘的週期元素都是s、p結尾,最多在最外層有1s+3p,4根亞層軌道。

這是磁量子數作用的結果,記作因素②。

最後一個自旋量子數ms,自旋只有兩個方向,要麼順時針,要麼逆時針,而在同一根亞層軌道里,僅能容納兩個自旋相反的電子。

要解釋這個現象,首先,發揮睿智的想象力,把電子首先想成一個帶負電的金屬球,而且這個球還在自轉。

金屬球圍繞著自己的一條對稱軸逆時針方向轉動,負電荷在球的表面將形成一股順時針方向的電流。

當兩個這樣的金屬球靠攏時,它們彼此之間除了受到庫侖排斥力(同種電荷互相排斥)外,還將受到這個「電流」所引起的安培力影響。

當兩個球自轉方向相同的時候,在內側切向上的電流方向是「↓↑」相反的,根據左手定則可以判斷出兩個球受到的力是一個排斥力。

而兩球自轉方向相反的時候,內側切向上的電流方向是「↓↓」相同的,同理可以知道,這種情況下的兩個球受到的力是吸引力。

關於這點,不信可以自己拿兩根平行的導線通電之後做做實驗,看看是不是「同向相吸,異向相斥」。

另外,還得說在自然界普遍存在的一個原理——能量最低原理。

何為「能量最低」,意思就是說自然界中的物體始終有一個對外釋放能量的趨勢,以保持自身能量最低。

——這可以作為第③個因素,也就是每個亞層軌道容納2個電子。

綜上所述:2×4=8。

4是4個亞層軌道。

最外層只能排到8個電子

這是由原子核外電子排列的所遵循的能量最低原理決定的。

在各層中,離原子核遠,電子的能量越大,電子都首先排滿能量低的執行軌道,這樣排列到到最外層時,能量最低的軌道只有八個,如果電子多於八個,還有比此能量要求低的軌道(同一層也因軌道不同而能量不同)可以排布電子。

因此,就造成了最外層電子最多只能有八個

8電子是穩定結構,太多或太少都會不穩定

2樓:heng愛

根據原子核外電子的排布規律可知,原子的最外層排布是ns,np.那麼達到8電子是正好將軌道排滿,是原子處於能量最低的狀態,所以是穩定的狀態

3樓:匿名使用者

核外電子排布遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特規則.

能量最低原理就是 泡利在不違背泡利不相容原理的前提下,核外電子總是儘先佔有能量最低的軌道,只有當能量最低的軌道佔滿後,電子才依次進入能量較高的軌道,也就是儘可能使體系能量最低.洪特規則是在等價軌道(相同電子層、電子亞層上的各個軌道)上排布的電子將儘可能分佔不同的軌道,且自旋方向相同.後來量子力學證明,電子這樣排布可使能量最低,所以洪特規則可以包括在能量最低原理中,作為能量最低原理的一個補充

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