为什么原子的外层需要8个电子?

时间:2021-08-31 08:32:01   作者:
原子的外层不需要8个电子。事实上,电子想要最小化它们的能量,事实证明,有完整八元体的构型往往具有较低的能量,这使它们更稳定。只有当电子能够通过参与成键来减少能量时,化学键才会形成。一般来说,成键降低了电子的势能和动能。势能降低得越厉害,键就越可能稳定。原子外层电子数影响有效核电荷(ENC);ENC越大,靠近该原子的电子势能就越低。这有助于增进感情。

氖是一个具有完整八隅体的原子。它有10个质子和10个电子,它们排列在2个和8个电子的壳层中。如果一个额外的电子靠近一个氖原子,它所感受到的有效核电荷就会很低,因为虽然原子核中有10个质子吸引它,但同时也有10个电子排斥它。由于这个原因,氖不能有效地降低额外电子的势能,所以它不容易形成键。

为什么原子的外层需要8个电子

现在考虑氟,它比氖少一个质子和一个电子。它的外层有7个电子,外层有空间容纳另一个电子。新电子会受到所有9个质子的吸引。还有两个内层电子在排斥它。但是外层的其他7个电子并没有完全排斥新电子,因为它们在同一水平上,它们施加的力并不完全是向外的。换句话说,外层的7个电子不能很有效地屏蔽第8层电子,使其不受原子核电荷的影响;第八层电子“感受到”强烈的有效核电荷。这意味着电子可以通过接近氟原子并形成键来大大降低它们的势能。一旦成键,氟就有了八隅体。如果任何额外的电子被添加到这一点之外,这些新电子将不得不进入一个新的外层,这个外层将高于现有的10个电子,这将保护它不受核电荷的影响。因此,没有太多的势能激励来形成任何额外的化学键。

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类似地,外层只有少量电子的原子,如钠,有形成键的趋势,而这些键中的电子大多围绕着另一个原子(离子键)。这是因为有效核电荷低。钠中最外层的电子只感受到大约1的有效核电荷,因为它有10个内部电子排斥它,而有11个质子吸引它。一个原子如果放弃了足够多的电子而形成了八隅体,通常就不能形成任何额外的离子键了,因为已经在八隅体中的电子如果被拉走,就会感受到很强的有效核电荷。

所有这些的结果是,通常,当你有一个分子,不是所有的原子都满足八重体规则,那么那些不满足八重体规则的原子就有可能参与额外的键,这有助于更低的电子能。八隅体法则非常有用,但它不是一个固定的法则,尤其是当我们开始研究过渡金属时。真正的规则是电子想要最小化它们的能量。
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