电子层

电子层，又称电子壳或电子壳层，是原子物理学中，一组拥有相同主量子数n的原子轨道。电子层组成为一粒原子的电子序，这可以证明电子层可容纳最多电子的数量为2n。

亨利·莫斯莱和巴克拉首次于X-射线吸收研究的实验中发现电子层。巴克拉把它们称为K、L和、M(以英文子母排列)等电子层（最初 K 和 L 电子层名为 B 和 A，改为 K 和 L 的原因是预留空位给未发现的电子层）。这些字母后来被n值1、2、3等取代。电子层（electronic shell）的名字起源于波尔模式中，电子被认为一组一组地围绕著核心以特定的距离旋转，所以轨迹就形成了一个壳。电子在原子核外排布时，要尽可能使电子的能量最低。一般来说，离核较近的电子具有较低的能量，随着电子层数的增加，电子的能量越来越大。电子层不能理解为电子在核外一薄层空间内运动，而是按电子出现几率最大的区域，离核远近来划分的。

(含中子,质子)及电子-内部结构模型图

电子层，或称电子壳或电子壳层，是原子物理学中，一组拥有相同主量子数'的原子轨道。电子层组成为一粒原子的电子序。这可以证明电子层可容纳最多电子的数量为。亨利·莫斯莱和巴克拉的X-射綫吸收研究首次於实验中发现电子层。巴克拉把它们称为'、'和、'(以英文子母排列)等电子层（最初K和L电子层名为B和A，改为K和L的原因是预留空位给未发现的电子层）。这些字母後来被'值1、2、3等取代。它们被用於分光镜的西格班记号法。电子层的名字起源於波尔氢原子模型中，电子被认为一组一组地围绕着核心以特定的距离旋转，所以轨迹就形成了一个。

原子内的电子都各自处在由二个量子数所表征的确定能量状态中，电子壳层是所有具有同一给定主量子数（或具有同一给定主量子数及同一给定轨道角动量量子数）的电子态的集合体。

原子核外的电子总是有规律的排布在各自的轨道上。原子轨道的种类主页面：原子轨道作为薛定谔方程的解，原子轨道的种类取决于主量子数(n)、角量子数(l)和磁量子数(ml)。其中，主量子数就相当于电子层，角量子数相当于亚层，而磁量子数决定了原子轨道的伸展方向。另外，每个原子轨道里都可以填充两个电子，所以对于电子，需要再加一个自旋量子数(ms)，一共四个量子数。n可以取任意正整数。

Pauli不相容原理：在同一体系中，没有两个电子的四个量子数是完全相同的。同一亚层中的各个轨道是简并的，所以电子一般都是先填满能量较低的亚层，再填能量稍高一点的亚层。

电子构型对性质的影响：主页面：元素周期律；电子的排布情况，即电子构型，是元素性质的决定性因素。为了达到全充满、半充满、全空的稳定状态，不同的原子选择不同的方式。具有同样价电子构型的原子，理论上得或失电子的趋势是相同的，这就是同一族元素性质相近的原因；同一族元素中，由于周期越高，价电子的能量就越高，就越容易失去。元素周期表中的区块是根据价电子构型的显著区别划分的。不同区的元素性质差别同样显著：如s区元素只能形成简单的离子，而d区的过渡金属可以形成配合物。

从过渡元素在周期表中的位置看，很容易判断它们的次外层电子并不饱和，这样使得它们的化合价繁多，性质也很复杂。通常过渡元素都有亚正价，比如说铁的二价正离子就叫亚铁离子，铜的一价正离子就叫亚铜离子。这些亚价的正离子都不是很稳定，在有氧化剂的存在下都会被氧化，成为高价金属离子。而且这些过渡元素几乎都可以成为酸根的主元素，比如铁酸根，锰酸根和高锰酸根等。在这种高假态过渡元素形成的酸中，由于过渡金属最外层和次外层的电子全部失去，这些酸大部分都有强氧化性，比如重铬酸高锰酸等。在化学推断题中，经常使用这些课本中不常见的氧化剂，多了解它们的性质对今后做题很有帮助。在第三主族到第六主族里都有金属元素存在，它们是因为随着质子数增多，都显示了或多或少的金属性。在元素周期表中非金属元素都是写在绿框里的，很醒目。非金属元素都一得电子，一般在与金属元素形成的化合物中显正价。但这不代表它们不显正价。在遇到极强的氧化剂时，也会显正价，比如七氧化二氯。这些正价的氧化物溶于水也会形成相应的酸。这些以高价非金属元素为主元素的酸一般也都有强氧化性，象氯酸，浓硫酸。但是，由于氟[fú]的非金属性最强，没有氧化剂可以把它氧化，所以氟没有正价。请注意在金属与非金属交界的地方，有一些元素，它们呈梯形排列，有铝锗锑和硼硅砷[shēn]碲[dì]。它们兼有金属性和非金属性。这是由它们所在的特殊位置决定的。它们正处在金属与非金属交界处，是元素由金属向非金属过渡的中间元素。仔细观察镧[lán]系和锕[ā]系元素。这些元素之所以被排在周期表的同一个格里，是因为它们的性质很相似。它们最外层电子层电子数相同，电子的变化都发生在次外层或倒数第三层。科学家们为了周期。

当原子处在基态时，原子核外电子的排布遵循三个原则：(1)泡利不相容原理；(2)能量最低原理；(3)洪特规则。能量最低原理：在满足泡利原理前提下，电子将按照使体系总能量最低的原则填充。

洪特规则：从光谱实验结果总结出来的洪特规则有两方面的含义：一是电子在原子核外排布时，将尽可能分占不同的轨道，且自旋平行。如果仔细观察元素周期表，可以发现每个元素下面都有电子亚层的电子排布数量，之所以会有"奇怪的现象",是因为3d层能量比4s层高，称为"能级交错现象"。电子亚层：在同一电子层中，电子的能量还稍有差异，电子云的形状也不相同。因此电子层还可分成一个或n个电子亚层。通过对许多元素的电离能的进一步分析，人们发现，在同一电子层中的电子能量也不完全相同，仍可进一步分为若干个电子组。这一点在研究元素的原子光谱中得到了证实。电子亚层分别用s、p、d、f等符号表示。不同亚层的电子云形状不同。s亚层的电子云是以原子核为中心的球形，p亚层的电子云是纺锤形，d亚层为花瓣形，f亚层的电子云形状比较复杂。K层只包含一个s亚层；L层包含s和p两个亚层；M层包含s、p、d三个亚层；N层包含s、p、d、f四个亚层。

当原子处在基态时，原子核外电子的排布遵循三个原则：(1)泡利不相容原理(2)能量最低原理(3)洪特规则电子层根据泡利不相容原理，我们得知：s亚层只有1个轨道，可以容纳两个自旋相反的电子；p亚层有3个轨道，总共可以容纳6个电子；d亚层有5个轨道，总共可以容纳10个电子。我们还得知：第一电子层（K层）中只有1s亚层，最多容纳两个电子；注意：第二电子层（L层）中包括2s和2p两个亚层，总共可以容纳8个电子(所以8个电子时为稳定状态)。

综上所述，原子中每个电子的运动状态可以用n，l，m，ms四个量子数来描述。主量子数n决定电子出现几率最大的区域离核的远近（或电子层），并且是决定电子能量的主要因素；副量子数l决定原子轨道（或电子云）的形状，同时也影响电子的能量；磁量子数m决定原子轨道（或电子云）在空间的伸展方向；自旋量子数ms决定电子自旋的方向。因此四个量子数确定之后，电子在核外空间的运动状态也就确定了。

在元素周期表上每一横行叫做周期元素在那个周期是元素的电子层数决定的！所以元素周期表只有7个周期。在元素周期表上每一纵行叫做族元素在那个族是元素的电子层的最外层电子数决定的！但上述规律也并不是完全适用于所有元素，副族元素中就有原子不符合此规律，如第46号元素钯位于第五周期却只有4个电子层（化学元素表是门捷列夫的重要成就，我也顺便介绍一下他。俄罗斯化学家门捷列夫(

)，生在西伯利亚。他从小热爱劳动，喜爱大自然，学习勤奋。

1860年门捷列夫在为著作《化学原理》一书考虑写作计划时，深为无机化学的缺乏系统性所困扰。于是，他开始搜集每一个已知元素的性质资料和有关数据，把前人在实践中所得成果，凡能找到的都收集在一起。人类关于元素问题的长期实践和认识活动，为他提供了丰富的材料。他在研究前人所得成果的基础上，发现一些元素除有特性之外还有共性。例如，已知卤素元素的氟、氯、溴、碘，都具有相似的性质；碱金属元素锂、钠、钾暴露在空气中时，都很快就被氧化，因此都是只能以化合物形式存在于自然界中；有的金属例铜、银、金都能长久保持在空气中而不被腐蚀，正因为如此它们被称为贵金属。

于是，门捷列夫开始试着排列这些元素。他把每个元素都建立了一张长方形纸板卡片。在每一块长方形纸板上写上了元素符号、原子量、元素性质及其化合物。然后把它们钉在实验室的墙上排了又排。经过了一系列的排队以后，他发现了元素化学性质的规律性。因此，当有人将门捷列夫对元素周期律的发现看得很简单，轻松地说他是用玩扑克牌的方法得到这一伟大发现的，门捷列夫却认真地回答说，从他立志从事这项探索工作起，一直花了大约20年的功夫，才终于在1869年发表了元素周期律。他把化学元素从杂乱无章的迷宫中分门别类地理出了一个头绪。此外，因为他具有很大的勇气和信心，不怕名家指责，不怕嘲讽，勇于实践，敢于宣传自己的观点，终于得到了广泛的承认。为了纪念他的成就，人们将美国化学家希伯格在1955年发现的第101号新元素命名为Mendelevium，即“钔[mén]”。）