電子層，又稱電子殼或電子殼層，是原子物理學(xué)中，一組擁有相同主量子數(shù)n的原子軌道。電子層組成為一粒原子的電子序，這可以證明電子層可容納最多電子的數(shù)量為2n。
電子層的名字起源于波耳模型中，電子被認(rèn)為一組一組地圍繞著核心以特定的距離旋轉(zhuǎn)，所以軌跡就形成了一個(gè)殼。
莫塞萊和查爾斯·巴克拉首次于X射線吸收研究實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電子層。巴克拉把它們稱為K、L和、M（以英文字母排列）等電子層（最初K和L電子層名為 B 和 A，改為K和L的原因是預(yù)留空位給未發(fā)現(xiàn)的電子層）。這些字母后來被n值1、2、3等取代。它們被用于分光鏡的西格班記號法。
定義
亨利·莫斯萊和查爾斯·巴克拉首次于X-射線吸收研究的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電子層。巴克拉把它們稱為K、L和、M(以英文子母排列)等電子層（最初 K 和 L 電子層名為 B 和 A，改為 K 和 L 的原因是預(yù)留空位給未發(fā)現(xiàn)的電子層）。這些字母后來被n值1、2、3等取代。電子層（electronic shell）的名字起源于波爾模式中，電子被認(rèn)為一組一組地圍繞著核心以特定的距離旋轉(zhuǎn)，所以軌跡就形成了一個(gè)殼。電子在原子核外排布時(shí)，要盡可能使電子的能量最低。一般來說，離核較近的電子具有較低的能量，隨著電子層數(shù)的增加，電子的能量越來越大；同一層中，各亞層的能量是按s、p、d、f的次序增高的。這兩種作用的總結(jié)果可以得出電子在原子核外排布時(shí)遵守下列次序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、 3d、4p……電子層可用n（）表示，表明第一層電子層（K層），表明第二電子層（L層），依次時(shí)表明第三（M層）、第四（N層）、第五（O層）。一般隨著n值的增加，即按K、L、M、N、O…的順序，電子的能量逐漸升高、電子離原子核的平均距離也越來越大。電子層可容納最多電子的數(shù)量為。電子層不能理解為電子在核外一薄層空間內(nèi)運(yùn)動，而是按電子出現(xiàn)幾率最大的區(qū)域，離核遠(yuǎn)近來劃分的。
名字起源
電子層，或稱電子殼或電子殼層，是原子物理學(xué)中，一組擁有相同主量子數(shù)'的原子軌道。電子層組成為一粒原子的電子序。這可以證明電子層可容納最多電子的數(shù)量為。莫塞萊和查爾斯·巴克拉的X-射綫吸收研究首次於實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電子層。巴克拉把它們稱為'、'和、'(以英文子母排列)等電子層（最初K和L電子層名為B和A，改為K和L的原因是預(yù)留空位給未發(fā)現(xiàn)的電子層）。這些字母後來被'值1、2、3等取代。它們被用於分光鏡的西格班記號法。電子層的名字起源於波爾氫原子模型中，電子被認(rèn)為一組一組地圍繞著核心以特定的距離旋轉(zhuǎn)，所以軌跡就形成了一個(gè)。
殼層
原子內(nèi)的電子都各自處在由二個(gè)量子數(shù)所表征的確定能量狀態(tài)中，電子殼層是所有具有同一給定主量子數(shù)（或具有同一給定主量子數(shù)及同一給定軌道角動量量子數(shù)）的電子態(tài)的集合體。
原子
原子核外的電子總是有規(guī)律的排布在各自的軌道上。原子軌道的種類主頁面：原子軌道作為薛定諤方程的解，原子軌道的種類取決于主量子數(shù)(n)、角量子數(shù)(l)和磁量子數(shù)(ml)。其中，主量子數(shù)就相當(dāng)于電子層，角量子數(shù)相當(dāng)于亞層，而磁量子數(shù)決定了原子軌道的伸展方向。另外，每個(gè)原子軌道里都可以填充兩個(gè)電子，所以對于電子，需要再加一個(gè)自旋量子數(shù)(ms)，一共四個(gè)量子數(shù)。n可以取任意正整數(shù)。在n取一定值時(shí)，l可以取小于n的自然數(shù)，ml可以取。不論什么軌道，ms都只能取，兩個(gè)電子自旋相反。因此，s軌道（）上只能填充2個(gè)電子，p軌道（）上能填充6個(gè)，一個(gè)亞層填充的電子數(shù)為。具有角量子數(shù)0、1、2、3的軌道分別叫做s軌道、p軌道、d軌道、f軌道。之后的軌道名稱，按字母順序排列，如時(shí)叫g(shù)軌道。排布的規(guī)則電子的排布遵循以下三個(gè)規(guī)則：能量最低原理整個(gè)體系的能量越低越好。一般來說，新填入的電子都是填在能量最低的空軌道上的。Hund規(guī)則電子盡可能的占據(jù)不同軌道，自旋方向相同。
Pauli不相容原理：在同一體系中，沒有兩個(gè)電子的四個(gè)量子數(shù)是完全相同的。同一亞層中的各個(gè)軌道是簡并的，所以電子一般都是先填滿能量較低的亞層，再填能量稍高一點(diǎn)的亞層。各亞層之間有能級交錯(cuò)現(xiàn)象：；有幾個(gè)原子的排布不完全遵守上面的規(guī)則，如：；這是因?yàn)橥粊唽又?，全充滿、半充滿、全空的狀態(tài)是最穩(wěn)定的。這種方式的整體能量比要低，因?yàn)樗衼唽泳幱诜€(wěn)定狀態(tài)。排布示例以鉻為例：鉻原子核外有24個(gè)電子，可以填滿1s至4s所有的軌道，還剩余4個(gè)填入3d軌道：；由于半充滿更穩(wěn)定，排布發(fā)生變化：；除了6個(gè)價(jià)電子之外，其余的電子一般不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，于是簡寫為：；這里，具有的電子構(gòu)型的那18個(gè)電子稱為“原子實(shí)”。一般把主量子數(shù)小的寫在前面：電子構(gòu)型對性質(zhì)的影響：主頁面：元素周期表；電子的排布情況，即電子構(gòu)型，是元素性質(zhì)的決定性因素。為了達(dá)到全充滿、半充滿、全空的穩(wěn)定狀態(tài)，不同的原子選擇不同的方式。具有同樣價(jià)電子構(gòu)型的原子，理論上得或失電子的趨勢是相同的，這就是同一族元素性質(zhì)相近的原因；同一族元素中，由于周期越高，價(jià)電子的能量就越高，就越容易失去。元素周期表中的區(qū)塊是根據(jù)價(jià)電子構(gòu)型的顯著區(qū)別劃分的。不同區(qū)的元素性質(zhì)差別同樣顯著：如s區(qū)元素只能形成簡單的離子，而d區(qū)的過渡金屬可以形成配位化合物。
排布
；規(guī)則根據(jù)這個(gè)排電子所在的原子軌道離核越近，電子受原子核吸收力越大，電子的能量越低。反之，離核越遠(yuǎn)的軌道，電子的能量越高，這說明電子在不同的原子軌道上運(yùn)動時(shí)其能量可能有所不同。原子中電子所處的不同能量狀態(tài)稱原子軌道的能級。根據(jù)原子軌道能級的相對高低，可劃分為若干個(gè)電子層，K、L、M、N、O、P、Q….同一電子層又
可以劃分為若干個(gè)電子亞層，如s、p、d、f等。每個(gè)電子亞層包含若干個(gè)原子軌道。原子軌道的能級可以通過光譜實(shí)驗(yàn)確定，也可以應(yīng)用薛定諤方程求得。原子軌道的能級與其所在電子的電子層及電子亞層有關(guān)，還與原子序數(shù)有關(guān)。；規(guī)則、不同電子層能級相對高低、同一電子層不同亞層：、同一亞層內(nèi)各原子軌道能級相同，稱為簡并軌道。4、原子軌道能級隨原子序數(shù)增大而降低。電子軌道亞層在周期表上也有，就是那個(gè)S、P、D、F、G等就是亞層排布。S亞層最多容納兩個(gè)電子，D層最多6個(gè)，依次為10個(gè)、14個(gè)。另外在分析時(shí)候還要考慮能級交錯(cuò)。給你舉個(gè)例子，鐵的亞層在書上標(biāo)的是，這就是說，鐵的第四層只用到s層，有兩個(gè)電子，而第三層用到D層，D層有六個(gè)，這說明第三層的S、P層都飽和，所以S層有2個(gè)，P層有6個(gè)，D層有6個(gè)（上面分析的）所以鐵的第三層有個(gè)電子。先說說金屬。元素周期表的前兩個(gè)族除了氫之外都是金屬元素。由于它們是主族元素，它們的原子核外的電子層里電子都是飽和的，除了最散逸層。這樣看，它們最外層的電子很容易全部失去，因此它們的正價(jià)很穩(wěn)定，而且只有一個(gè)，等于最外層的電子數(shù)。除了前兩個(gè)族的元素大部分為金屬元素外，還有過渡元素。
從過渡元素在周期表中的位置看，很容易判斷它們的次外層電子并不飽和，這樣使得它們的化合價(jià)繁多，性質(zhì)也很復(fù)雜。通常過渡元素都有亞正價(jià)，比如說鐵的二價(jià)陽離子就叫亞鐵離子，銅的一價(jià)正離子就叫亞銅離子。這些亞價(jià)的正離子都不是很穩(wěn)定，在有氧化劑的存在下都會被氧化，成為高價(jià)金屬離子。而且這些過渡元素幾乎都可以成為酸根的主元素
，比如鐵酸根，錳酸根和高錳酸根等。在這種高假態(tài)過渡元素形成的酸中，由于過渡金屬最外層和次外層的電子全部失去，這些酸大部分都有強(qiáng)氧化性，比如重鉻酸高錳酸等。在化學(xué)推斷題中，經(jīng)常使用這些課本中不常見的氧化劑，多了解它們的性質(zhì)對今后做題很有幫助。在第三主族到第六主族里都有金屬元素存在，它們是因?yàn)殡S著質(zhì)子數(shù)增多，都顯示了或多或少的金屬性。在元素周期表中非金屬元素都是寫在綠框里的，很醒目。非金屬元素都一得電子，一般在與金屬元素形成的化合物中顯正價(jià)。但這不代表它們不顯正價(jià)。在遇到極強(qiáng)的氧化劑時(shí)，也會顯正價(jià)，比如七氧化二氯。這些正價(jià)的氧化物溶于水也會形成相應(yīng)的酸。這些以高價(jià)非金屬元素為主元素的酸一般也都有強(qiáng)氧化性，象氯酸，濃硫酸。但是，由于的非金屬性最強(qiáng)，沒有氧化劑可以把它氧化，所以氟沒有正價(jià)。請注意在金屬與非金屬交界的地方，有一些元素，它們呈梯形排列，有鋁鍺銻和硼硅。它們兼有金屬性和非金屬性。這是由它們所在的特殊位置決定的。它們正處在金屬與非金屬交界處，是元素由金屬向非金屬過渡的中間元素。仔細(xì)觀察系和系元素。這些元素之所以被排在周期表的同一個(gè)格里，是因?yàn)樗鼈兊男再|(zhì)很相似。它們最散逸層電子層電子數(shù)相同，電子的變化都發(fā)生在次外層或倒數(shù)第三層?？茖W(xué)家們?yōu)榱酥芷凇?/p>
原則
當(dāng)原子處在基態(tài)時(shí)，原子核外電子的排布遵循三個(gè)原則：(1)泡利不相容原理；(2)能量最低原理；(3)洪特規(guī)則。能量最低原理：在滿足泡利原理前提下，電子將按照使體系總能量最低的原則填充。量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)有d電子填充時(shí)（例如第四周期Ni，3d軌道能，而），；當(dāng)沒有d電子填充時(shí)（例如第四周期K，有，而，發(fā)生了能級“倒置”現(xiàn)象，其他第五、六、七周期也有類似情況。所以不能簡
單地說電子是按軌道能由低到高的次序填入，但總可以說是按值由小到大的次序填充。其中n是主量子數(shù)，l是角量子數(shù)。
洪特規(guī)則：從光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出來的洪特規(guī)則有兩方面的含義：一是電子在原子核外排布時(shí)，將盡可能分占不同的軌道，且自旋平行；洪特規(guī)則的第二個(gè)含義是對于同一個(gè)電子亞層，當(dāng)電子排布處于全滿（）、半滿（）、全空（）時(shí)比較穩(wěn)定。如果仔細(xì)觀察元素周期表，可以發(fā)現(xiàn)每個(gè)元素下面都有電子亞層的電子排布數(shù)量，之所以會有"奇怪的現(xiàn)象",是因?yàn)?d層能量比4s層高，稱為"能級交錯(cuò)現(xiàn)象"。電子亞層：在同一電子層中，電子的能量還稍有差異，電子云的形狀也不相同。因此電子層還可分成一個(gè)或n個(gè)電子亞層。通過對許多元素的電離能的進(jìn)一步分析，人們發(fā)現(xiàn)，在同一電子層中的電子能量也不完全相同，仍可進(jìn)一步分為若干個(gè)電子組。這一點(diǎn)在研究元素的原子光譜中得到了證實(shí)。電子亞層分別用s、p、d、f等符號表示。不同亞層的電子云形狀不同。s亞層的電子云是以原子核為中心的球形，p亞層的電子云是紡錘形，d亞層為花瓣形，f亞層的電子云形狀比較復(fù)雜。K層只包含一個(gè)s亞層；L層包含s和p兩個(gè)亞層；M層包含s、p、d三個(gè)亞層；N層包含s、p、d、f四個(gè)亞層。
排布原理
當(dāng)原子處在基態(tài)時(shí)，原子核外電子的排布遵循三個(gè)原則：
(1)泡利不相容原理
(2)能量最低原理
(3)洪特規(guī)則
電子層
根據(jù)泡利不相容原理，我們得知：s亞層只有1個(gè)軌道，可以容納兩個(gè)自旋相反的電子；p亞層有3個(gè)軌道，總共可以容納6個(gè)電子；d亞層有5個(gè)軌道，總共可以容納10個(gè)電子。我們還得知：第一電子層（K層）中只有1s亞層，最多容納兩個(gè)電子；
注意：第二電子層（L層）中包括2s和2p兩個(gè)亞層，總共可以容納8個(gè)電子(所以8個(gè)電子時(shí)為穩(wěn)定狀態(tài))；
第3電子層（M層）中包括3s、3p、3d三個(gè)亞層，總共可以容納18個(gè)電子……第n層總共可以容納個(gè)電子。
能量最低原理
在滿足泡利原理前提下，電子將按照使體系總能量最低的原則填充。量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)有d電子填充時(shí)（例如第四周期Ni，3d軌道能，而），；當(dāng)沒有d電子填充時(shí)（例如第四周期K，有，而），發(fā)生了能級“倒置”現(xiàn)象，其他第五、六、七周期也有類似情況。所以不能簡單地說電子是按軌道能由低到高的次序填入，但總可以說是按值由小到大的次序填充。其中n是主量子數(shù)，l是角量子數(shù)。
磁量子數(shù)
磁量子數(shù)m決定原子軌道（或電子云）在空間的伸展方向。
當(dāng)l給定時(shí)，m的取值為從-l到+l之間的一切整數(shù)（包括0在內(nèi)），即，共有個(gè)取值。即原子軌道（或電子云）在空間有個(gè)伸展方向。原子軌道（或電子云）在空間的每一個(gè)伸展方向稱做一個(gè)軌道。例如， 時(shí)，s電子云呈球形對稱分布，沒有方向性。m只能有一個(gè)值，即，說明s亞層只有一個(gè)軌道為s軌道。當(dāng)時(shí)，m可有三個(gè)取值，說明 p電子云在空間有三種取向，即p亞層中有三個(gè)以x,y,z軸為對稱軸的px，py，pz軌道。當(dāng)時(shí)，m可有五個(gè)取值，即d電子云在空間有五種取向， d亞層中有五個(gè)不同伸展方向的d軌道. 原子中的電子除繞核作高速運(yùn)動外，還繞自己的軸作自旋運(yùn)動。電子的自旋運(yùn)動用自旋量子數(shù)ms表示。ms 的取值有兩個(gè)，和。說明電子的自旋只有兩個(gè)方向，即順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向。通常用“↑”和“↓”表示。
綜上所述，原子中每個(gè)電子的運(yùn)動狀態(tài)可以用n，l，m，ms四個(gè)量子數(shù)來描述。主量子數(shù)n決定電子出現(xiàn)幾率最大的區(qū)域離核的遠(yuǎn)近（或電子層），并且是決定電子能量的主要因素；副量子數(shù)l決定原子軌道（或電子云）的形狀，同時(shí)也影響電子的能量；磁量子數(shù)m決定原子軌道（或電子云）在空間的伸展方向；自旋量子數(shù)ms決定電子自旋的方向。因此四個(gè)量子數(shù)確定之后，電子在核外空間的運(yùn)動狀態(tài)也就確定了。量子數(shù)，電子層，電子亞層之間的關(guān)系每個(gè)電子層最多容納的電子數(shù) ；主量子數(shù)n 1 2 3 4；電子層 K L M N；角量子數(shù)l 0 1 2 3；電子亞層 s p d f；每個(gè)亞層中軌道數(shù)目 1 3 5 7；每個(gè)亞層最多容納電子數(shù) 2 6 10 14?。
關(guān)聯(lián)
元素周期表特征
在元素周期表上每一橫行叫做周期元素在那個(gè)周期是元素的電子層數(shù)決定的！所以元素周期表只有7個(gè)周期。
在元素周期表上每一縱行叫做族元素在那個(gè)族是元素的電子層的最散逸層電子數(shù)決定的！
但上述規(guī)律也并不是完全適用于所有元素，副族元素中就有原子不符合此規(guī)律，如第46號元素鈀位于第五周期卻只有4個(gè)電子層
（化學(xué)元素表是德米特里·門捷列夫的重要成就，我也順便介紹一下他。
俄羅斯化學(xué)家門捷列夫()，生在西伯利亞地區(qū)。他從小熱愛勞動，喜愛大自然，學(xué)習(xí)勤奮。
元素周期表產(chǎn)生
1860年門捷列夫在為著作《化學(xué)原理》一書考慮寫作計(jì)劃時(shí)，深為無機(jī)化學(xué)的缺乏系統(tǒng)性所困擾。于是，他開始搜集每一個(gè)已知元素的性質(zhì)資料和有關(guān)數(shù)據(jù)，把前人在實(shí)踐中所得成果，凡能找到的都收集在一起。人類關(guān)于元素問題的長期實(shí)踐和認(rèn)識活動，為他提供了豐富的材料。他在研究前人所得成果的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)一些元素除有特性之外還有共性。例如，已知鹵族元素元素的氟、氯、溴、碘，都具有相似的性質(zhì)；堿金屬元素鋰、鈉、鉀暴露在空氣中時(shí)，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；有的金屬例銅、銀、金都能長久保持在空氣中而不被腐蝕，正因?yàn)槿绱怂鼈儽环Q為貴金屬。
于是，德米特里·門捷列夫開始試著排列這些元素。他把每個(gè)元素都建立了一張長方形紙板卡片。在每一塊長方形紙板上寫上了元素符號、原子量、元素性質(zhì)及其化合物。然后把它們釘在實(shí)驗(yàn)室的墻上排了又排。經(jīng)過了一系列的排隊(duì)以后，他發(fā)現(xiàn)了元素化學(xué)性質(zhì)的規(guī)律性。
因此，當(dāng)有人將門捷列夫?qū)?a href="/hebeideji/7217706989609041958.html">元素周期表的發(fā)現(xiàn)看得很簡單，輕松地說他是用玩撲克牌的方法得到這一偉大發(fā)現(xiàn)的，門捷列夫卻認(rèn)真地回答說，從他立志從事這項(xiàng)探索工作起，一直花了大約20年的功夫，才終于在1869年發(fā)表了元素周期律。他把化學(xué)元素從雜亂無章的迷宮中分門別類地理出了一個(gè)頭緒。此外，因?yàn)樗哂泻艽蟮挠職夂托判?，不怕名家指?zé)，不怕嘲諷，勇于實(shí)踐，敢于宣傳自己的觀點(diǎn)，終于得到了廣泛的承認(rèn)。為了紀(jì)念他的成就，人們將美國化學(xué)家希伯格在1955年發(fā)現(xiàn)的第101號新元素命名為鍆，即“”。）
其它
能量
如果沒有外界能量輸入的話，電子會盡可能降低自身能量。能量低的電子在離核較近的區(qū)域運(yùn)動，能量高的電子在離核較遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動。而電子總是盡先排布在能量最低的電子層里。也就是說，在通常情況下，低層有了空位，高層的電子會釋放光子降低能量填補(bǔ)到低層去（在外面跑大圈是很累的），
主量子數(shù)
n相同的電子為一個(gè)電子層，電子近乎在同樣的空間范圍內(nèi)運(yùn)動，故稱主量子數(shù)。
參考資料 >
電子真的在繞軸旋轉(zhuǎn)嗎 電子層是什么 電子層的名字起源于哪里?.國際財(cái)經(jīng)時(shí)報(bào)網(wǎng).2023-12-28