电子的交响曲——核外电子排布

化学党都知道电子在化学中的重要性。从初中开始，老师就教导我们，最外层电子数决定着物质的化学性质。那么，什么是电子？电子是怎么运动的？电子为什么这么排布？……这是物质结构中必须理解的知识。

01

电子的出场

电子是汤姆逊发现的。1897年汤姆逊根据阴极射线在电磁场中的轨迹确定了阴极射线中的粒子带负电荷。又测出了它的荷质比远远大于氢离子的荷质比，现在我们知道是1836倍。所以肯定了，这是一种新的粒子，它就是电子。

下面有请美国科学家密立根出场。只测出电子的荷质比是远远不够的，还需要测量出电子的质量和电荷量。

密立根根据油滴实验，测量出了电子的电荷量e=1.60217733×10-19库。

02

跳舞的电子

J. J. 汤姆逊（1856～1940）的儿子乔治·汤姆逊（1892～1975）在父亲的成果下继续研究，提出“电子是一种波”。从而父子分别获得诺贝尔化学奖。

“电子是一种波”，这就很难理解了。在很多人看来，电子难道不是一颗一颗的吗？

大家都知道，声音是一种波，不同频率的声波，会给人不同的感受。

不同的音调组成不同的音阶，不同的音阶合在一起组成不同的小结，不同的音阶组成不同的旋律。

电子也是一种波。当它的波长很长、频率很小的时候，它所拥有的能量也很低。这个时候它只能在离原子核近的地方跳舞（或者说是出现）。反之，电子的能量越高，它就可以在离核较远的空间跳舞。

当原子只有一个电子时，这首乐曲就会非常单调，但却最简单。

玻尔对这首最简单的乐曲，进行了分析。在氢原子和类氢原子（即原子核核外只有一个电子的，如

、

等 ）的光谱 以及普朗克的量子论、爱因斯坦的光子学说的基础上，提出了原子结构理论的几点假设。

当电子的能量最低时，物质处于基态，如果给它能量，它就会跃迁到离核更远的空间内跳舞，这个时候就叫做激发态。

电子由激发态跃迁到基态的时候就会向外界发射一个对应能量的光子，这就是发射光谱。

一个电子的音乐实在是不完美，只有两个电子在一起时，这一个音调才完整。而电子的出现的空间，是分层排布的。

第一层只包含了一个轨道——1s轨道，只能容纳2个电子。

第二层的空间更大，包含了2s轨道和2p轨道。s轨道是个小房间，只能容纳2个电子；p轨道是个两室一厅能够容纳3对电子（6个）。

但是一个电子的乐曲实在是单调。音乐中有一种处理方法叫做“合声”，两个或两个以上不同的音按一定的法则同时发声而构成的音响组合。电子也学到了这个技能，这三个p轨道就是三部合声。

2s和2p一共可以放置8个电子，这就是8电子规则，当最外层电子放置8个电子的时候，该物质比较稳定。这首乐曲也相对完美。

怎么描述电子的乐谱呢？

我们可以将电子层以数字表示在前面，然后将轨道符号写在后面，再在其右上角标出里面住下的电子个数。

第三层电子的空间更开阔，不仅可以放置小单间和两室一厅，还可以放一栋别墅。这个别墅住的电子可以更多，它长得这样子。

No！No！d轨道只有5间房！最后一个小狗走开！！！

住在d轨道的电子必须拥有更大的能量，就像你的荷包一样。所以元素周期表第三周期只有8种元素。而到了第四周期，3d轨道才用得上。

而且，当有19或20个电子分布在原子核外时，宁可用上第四层的4s轨道，4d豪宅依然是空的。

这样可以使我们的电子交响曲更完美。我们是很讨厌一首乐曲中出现一个扎心的音!

怎么归纳这个规律呢？

我们可以将不同层的不同轨道按照高低排列整齐，然后从右上角向左下角画箭头。那么顺序就出来了“1223343454564567567”。

绝大部分电子交响曲，都会按照这样的方式排列。比方说26号元素——铁。

少数的原子不完全符合此规律。

那么，你可以在网上去查一下“洪特规则”。

但是，记住，不管怎样，电子在原子核周围奏出的交响乐，是一首美妙的乐章！

欢迎关注！欢迎打赏！！欢迎转发！！！