为什么外层电子数为8时化学稳定?(主楼修改)



当然还有2、其他特例等等……但是就说最一般的8吧。

好像自然而然就接受了没细想为什么……
量子力学有解释么?或者搜什么关键词比较好了解?

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啊原来我提问没说清楚。

我的疑问不是为什么s轨道2个、p轨道6个等。

而是为什么,譬如Cl原子的外层只有7个电子,会有夺得电子的倾向。
如果形成NaCl之后,大家电子都变成8之后,就会稳定了?


网友评论:

电子是费米子,就这么简单

记得老师说过和sp杂化轨道有关,顺手帮你百度了
由于能级交错的原因,End>E(n+1)s.当ns和np充满时(共4个轨道,最多容纳8个电子),多余电子不是填入nd,而是首先形成新电子层,填入(n+1)s轨道中,因此最外层电子数不可能超过8个.
同理可以解释为什么次外层电子数不超过18个.若最外层是第n层,次外层就是第(n-1)层.由于E(n-1)f>E(n+1)s>Enp,在第(n+1)层出现前,次外层只有(n-1)s、(n-1)p、(n-1)d上有电子,这三个亚层共有9个轨道,最多可容纳18个电子,因此次外层电子数不超过18个.例如,原子最外层是第五层,次外层就是第四层,由于E4f>E6s>E5p,当第六层出现之前,次外层(第四层)只有在4s、4p和4d轨道上有电子,这三个亚层共有9个轨道,最多可容纳18个电子,也就是次外层不超过18个电子.


唔……没有这个课。我搜搜看

有机化学讲了一下分子轨道理论,感觉就是一上来就塞“原子会这样成键!”,但是没有解释“为什么会这样成键”……


费米子→不能具有相同量子态→呃……然后呢?


原理太复杂,说了也没几个能听懂的

所以我高中时候学的那些价键理论都只是经验模型?当时学的时候我只是觉得薛定谔方程的解有方向性这一点很震惊,但我还是没想过线性组合为啥会长成那个屌样……

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泡利不相容原理+洪特定则

原子物理大一还是大二学的来着,只记得这俩了

薛定谔方程中心库伦力场求解,超几何方程的能级大概是1/n^2的形式,这个高中就学过,但是每个n是有简并的,很多不同的状态有相同的n,也就有相同的能量,他们的不同在于角量子数l。能级n固定之后,不同l的态的数目是∑(2l+1) ,l从0到n+1,结果是n^2,再加上自旋的两个状态,数目是2n^2。
当然换到化学上这需要能带理论才能说明,能带理论成立的话,可以只考虑单电子近似就是这个结果了。
但是我记得MnO这样的东西能带是分裂的,化学上不知道稳不稳定,电离应该是没有的,因为这时候电子太多关联性过强,能带分裂了,Hubbard模型能解决这种问题。


中学化学就是“只告诉你是什么但偏不告诉你为什么!”的典型。
不,好像化学都是这样……

楼上说得也对,为什么问得多会没完没了……
但我就是想问啊!!!!!


知乎上一个做量子化学的把他本科时学的化学基础理论比作中医理论……
当然只是基础理论比如说电子稳定结构而已,涉及到化学反应的具体,More is different,只有实验能得到结果,凝聚态那些模型都远远不够,完全没办法的。


恭喜你,你就要走上科学家之路了

思而不学则殆



高中的时候我也是这么想的
后来发现智商还是跟不上、顶多就是个搞工程的獭

工程好啊,工程!
“为什么这个会这样呢?”
“不够钱。”
“先生,好的!先生!”

你又不肯看书,又想弄明白,大家很为难啊


所以诸如“下雨不要开反应”等是有充分的玄学理据的


下雨天做n-BuLi/sec-BuLi的反应基本不好使。


所以求推荐书啊!!

因为5*8+2=42!

物理化学   无机化学


……碰友,这两书绝壁没说这个吧


应该叫有效模型

至于为什么有效    其实也是知道的    但总不能每个事都从薛定谔方程开始


我犹记得是这两本书之一大概是两个都讲了一点


主要是无机   因为无机是化学第一课


呃,回到家翻一翻……

这个大学化学和物理应该都有讲过的,虽然我已经全忘光了


o你要量子力学


大概是结构化学课    定态方程的几个解还是什么


还是原子物理靠谱

给你一本(物理化学)盲人摸象看看
有解释
但是目前的模型都大多是假说
虽然S P D轨道在衍射实验里有所证实
但是在这个东西面前,人还真的和盲人差不多


我居然找到了一个原子物理学教材PDF……我翻翻看。

s轨道两个,p轨道6个,合起来8个

因为8是有魔力的数字,一家的老八的老八生来就会带有魔力,老八的老八的老八就会成为大魔导师。

真对化学有兴趣的话,天大的无机有机物化啃一遍。基础问题都能找到答案了。

因为7会爆炸?


大学无机化学第一册就专门讲的这个。



简单说吧,由于电子是费米子,所以它的分布只能符合泡利不相容和能量最低这两个原则
通过解类氢原子的电子的薛定谔方程,可以知道束缚态电子的状态完全由n l m和自身自旋这几个量子决定
n为能级量子
l为角动量量子,取值0到n-1
m为磁矩量子,取值0,±1...±l
电子自身自旋,±1/2

n=1时,l=0.m=0.只有一条轨道1S,安置2个电子

n=2时
l=0,m=0,一条轨道2S,安置2个电子
l=1时,m取值0和±1,三条轨道2P,安置6个电子
所以第二能级层总共可容纳8个电子

n=3时同理存在3S 3P 3D总共9条轨道,可容纳18个电子
以此类推

随便哪本量子力学都会有的内容,基础是要掌握基本的数学工具

这就是我本科化学,后来为啥转行了
感觉化学理论就是不断的在修补前面的理论


啊不是啊,原来我的描述让大家误解了?

我的疑问不是为什么s轨道2个、p轨道6个等。

而是为什么,譬如Cl原子的外层只有7个电子,会有夺得电子的倾向。
如果形成NaCl之后,大家电子都变成8之后,就会稳定了?


能量最低
电子势能变化即为化学能


那我想说搞量子化学的,不敢说全部,八成比较适合去拉斯维加斯工作。


呃,为啥能量会变低?


其实物理也一样啊。

万有引力定律不也是“只告诉你是什么但偏不告诉你为什么!”

你想知道为什么么?去学广义相对论吧。


比较传统的解释
第一电离能+电子亲和能-晶格能
本质上库仑力
对于氯化钠这种离子性特别强的化合物,这个解释在绝大多数场合下都凑合。


唔……好像往这个方向想的话其实也相当简单的样子……
我再融会贯通下……

楼主没上过大学么?这是普通物理的内容,薛定谔方程可以解出来

你需要Griffiths, David J. - Introduction to Quantum Mechanics

楼主问的问题明明都是高中化学

为什么你们非要用大学化学来带他?

高中化学书这一点的确很坑,大学化学书揭示了泡利不相容原理,自旋什么的就清楚多了,然而大一学的我也差不多忘了

电子填满了就稳定了

八个卦位都填好当然就稳定了

高调膜巴必被扎

我想了一个晚上,还是没想通
感觉智商受到了侮辱。

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真特么闲的没事,你咋不想想地球为什么这么大,重力为什么是这个数,一米为什么是100厘米,win10为什么不是win9,体温为什么是36


@ASDJKL
为什么呀?
所以提出问题就是闲的发慌咯?你是不是认为所有人提出问题都是抬杠都是没事找事?我希望你不要这样想,真的,这样想很可怜。不过也有可能是我会错意了罢。

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因为你提出的这个问题太可笑了,像听不懂课的高中生提出来的


在我看来就跟小学生学了“1+1=2”以后会问“为什么1+1=2”一样,你当然可以笑话我等不求甚解的可怜,我们也可以笑你钻牛角尖

别人问问问题就咬人,这神经病吧

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高中化学就告诉你2、8、10电子稳定结构,往上凑就对了,从来没说为啥这个数就稳定了。


告诉过,甲种本里连电子云都有


我记得高中化学讲过泡利不相容什么的啊,也许是各地教材不一样?我觉得还是得甩锅到带课老师头上

吊泥马高中化学,高中化学叫量子力学和薛定谔方程?高中物理都不教好吧

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(;一_一)为何一觉醒来发现画风突变了

高中至少教spd

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因为讲这个的原理是物理  你化学书上当然找不到了

无机化学有机化学物理化学结构化学都会讲这个啊,去书店多翻翻对照着看就明白了,网上也有很多视频资源


@fat_mkII
很可能是我的锅……
我太蠢了

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电子云就说个概念,完全没有定量计算。

我觉得楼主真是钻牛角尖到一定程度了。高中化学本质学习的是接近一个世纪前的一些学科成果和结论,这些结论很多本身就是经验化甚至是不完善的东西,但至少这些结论是符合一般情况下的实验结果的,高中生学习到这里就够了。


问题在于楼主压根也没要定量计算

你们上来就直接原子物理还要用量子力学方程加矩阵的,你们确定这是在回答问题而不是炫耀自己?

当然这也没啥好炫耀的

百度搜索同位素 ,有下面一段话

    1932年提出原子核的中子——质子理论以后,才进一步弄清,同位素就是一种元素存在着质子数相同而中子数不同的几种原子。由于质子数相同,所以它们的核电荷和核外电子数都是相同的(质子数=核电荷数=核外电子数),并具有相同电子层结构。因此,同位素的化学性质是相同的,但由于它们的中子数不同,这就造成了各原子质量会有所不同,涉及原子核的某些物理性质(如放射性等),也有所不同。一般来说,质子数为偶数的元素,可有较多的稳定同位素,而且通常不少于3个,而质子数为奇数的元素,一般只有一个稳定核素,其稳定同位素从不会多于两个,这是由核子的结合能所决定的。
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化学就是伪科学 这都是经验公式 之于你要问为什么 不好意思那是物理

化学就是伪科学 这都是经验公式 之于你要问为什么 不好意思那是物理


这个高中化学老师就讲了啊…

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三楼说的很清楚了啊,nd 轨道能量高于 (n+1)s,所以 ns np 轨道占满时(8个电子),新的电子加入会占据高层轨道 (n+1)s
同理 (n-1)f 轨道能量高于 (n+1)s,所以 (n-1)s p d 填满时(18个电子),新的电子会占据高层轨道 (n+1)s
虽然我不知道轨道能级怎么算

这个不上量子力学真心说不清楚
楼上那么解释完了还可以再挖:为什么s是一个p只有三个之类的。。。

这问题应该去读一些科学史

http://zh.wikipedia.org/wiki/泡利不相容原理


你需要对科学进行一个入门级别的认识。


反正念完这个化学相关的研究生就彻底转行

我完全不需要认识科学啊

我觉得你可以去看一下固体物理

感觉是泡利不相容原理 导致的,具体的什么我不清楚。因为大学物理我都逃课了

标签: 主楼   发布日期:07-29