原子鍵結與原子間作用力

電子殼層

把原子外圍的電子想成一座體育場裡一圈圈的座位,而不是一團亂:最內圈最先坐滿,離舞台(原子核)最近,只有內圈坐滿了,電子才會坐到外面下一圈。每一圈就是一個電子殼層,是離核一定距離、能量被允許的一個帶。

殼層由內而外標為 n = 1、2、3 等等,每層能容納的電子數有上限:第一層最多 2 個,第二層 8 個,第三層 18 個(規律是 2 n^2)。內層能量較低、被抓得緊;外層能量較高、束縛較鬆。以鈉為例,11 個電子排成 2、8、1:兩層填滿,第三層只孤零零地起了一個頭。正是那顆孤單的外層電子,讓鈉如此活潑。

殼層是從原子通往化學的橋樑,因為只有最外層會碰到鄰居。填滿的外層特別穩定(這正是惰性氣體所享有的),所以原子會得到、失去或共用電子,以達到舒服的滿殼狀態,而這股驅力正是鍵結的成因。2、8、8 這種整齊的殼層卡通,是真實量子圖像(s、p、d、f 次殼層)的簡化,但對輕元素預測鍵結行為出奇地準。

氯有 17 個電子,排成 2、8、7,外層距離填滿的 8 個只差一個。再抓一個電子,它就變成非常穩定的氯離子 Cl^-。就是那個缺的座位,讓氯這麼急著鍵結,例如搶走鈉那顆孤單的外層電子,做出食鹽。

外層填得多滿,決定原子如何鍵結、又多急著鍵結。

2、8、8 的填法是方便初學者的口訣。真正的排序(來自量子次殼層)就算在很前面也有例外:例如第四層會在第三層還沒填滿前就先開始填,所以把殼層數字當成指引,別當鐵律。

又称
electron shell殼層