化學黨都知道電子在化學中的重要性。從初中開始，老師就教導我們，最外層電子數決定著物質的化學性質。那麼，什麼是電子？電子是怎麼運動的？電子為什麼這麼排布？……這是物質結構中必須理解的知識。

01

電子的出場

電子是湯姆遜發現的。1897年湯姆遜根據陰極射線在電磁場中的軌跡確定了陰極射線中的粒子帶負電荷。又測出了它的荷質比遠遠大於氫離子的荷質比，現在我們知道是1836倍。所以肯定了，這是一種新的粒子，它就是電子。

下面有請美國科學家密立根出場。只測出電子的荷質比是遠遠不夠的，還需要測量出電子的質量和電荷量。

密立根根據油滴實驗，測量出了電子的電荷量e=1.60217733×10-19庫。

02

跳舞的電子

J. J. 湯姆遜（1856～1940）的兒子喬治·湯姆遜（1892～1975）在父親的成果下繼續研究，提出“電子是一種波”。從而父子分別獲得諾貝爾化學獎。

“電子是一種波”，這就很難理解了。在很多人看來，電子難道不是一顆一顆的嗎？

大家都知道，聲音是一種波，不同頻率的聲波，會給人不同的感受。

不同的音調組成不同的音階，不同的音階合在一起組成不同的小結，不同的音階組成不同的旋律。

電子也是一種波。當它的波長很長、頻率很小的時候，它所擁有的能量也很低。這個時候它只能在離原子核近的地方跳舞（或者說是出現）。反之，電子的能量越高，它就可以在離核較遠的空間跳舞。

當原子只有一個電子時，這首樂曲就會非常單調，但卻最簡單。

玻爾對這首最簡單的樂曲，進行了分析。在氫原子和類氫原子（即原子核核外只有一個電子的，如

、

等 ）的光譜 以及普朗克的量子論、愛因斯坦的光子學說的基礎上，提出了原子結構理論的幾點假設。

當電子的能量最低時，物質處於基態，如果給它能量，它就會躍遷到離核更遠的空間內跳舞，這個時候就叫做激發態。

電子由激發態躍遷到基態的時候就會向外界發射一個對應能量的光子，這就是發射光譜。

一個電子的音樂實在是不完美，只有兩個電子在一起時，這一個音調才完整。而電子的出現的空間，是分層排布的。

第一層只包含了一個軌道——1s軌道，只能容納2個電子。

第二層的空間更大，包含了2s軌道和2p軌道。s軌道是個小房間，只能容納2個電子；p軌道是個兩室一廳能夠容納3對電子（6個）。

但是一個電子的樂曲實在是單調。音樂中有一種處理方法叫做“合聲”，兩個或兩個以上不同的音按一定的法則同時發聲而構成的音響組合。電子也學到了這個技能，這三個p軌道就是三部合聲。

2s和2p一共可以放置8個電子，這就是8電子規則，當最外層電子放置8個電子的時候，該物質比較穩定。這首樂曲也相對完美。

怎麼描述電子的樂譜呢？

我們可以將電子層以數字表示在前面，然後將軌道符號寫在後面，再在其右上角標出裡面住下的電子個數。

第三層電子的空間更開闊，不僅可以放置小單間和兩室一廳，還可以放一棟別墅。這個別墅住的電子可以更多，它長得這樣子。

No！No！d軌道只有5間房！最後一個小狗走開！！！

住在d軌道的電子必須擁有更大的能量，就像你的荷包一樣。所以元素週期表第三週期只有8種元素。而到了第四周期，3d軌道才用得上。

而且，當有19或20個電子分佈在原子核外時，寧可用上第四層的4s軌道，4d豪宅依然是空的。

這樣可以使我們的電子交響曲更完美。我們是很討厭一首樂曲中出現一個扎心的音!

怎麼歸納這個規律呢？

我們可以將不同層的不同軌道按照高低排列整齊，然後從右上角向左下角畫箭頭。那麼順序就出來了“1223343454564567567”。

絕大部分電子交響曲，都會按照這樣的方式排列。比方說26號元素——鐵。

少數的原子不完全符合此規律。

那麼，你可以在網上去查一下“洪特規則”。

但是，記住，不管怎樣，電子在原子核周圍奏出的交響樂，是一首美妙的樂章！