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     原子是由原子核和核外電子組成的.原子核外電子的總數(shù)正好和核所帶的正電荷數(shù)(也就是核內(nèi)質(zhì)子的總數(shù))相等,因而整個(gè)原子不顯電性.那么原子核外的電子是在繞核迅速運(yùn)轉(zhuǎn)著的，為什么外電子能夠繞迅速運(yùn)袋呢?這是因?yàn)殡娮佣季哂幸欢ǖ哪芰?如果電子的量較小,它只能在離核較近的地方運(yùn)轉(zhuǎn)，如果電子的能量較大,它就能在離核較遠(yuǎn)的地方運(yùn)轉(zhuǎn)。在含有較多電子的原子里,常有一些電子的能量較低,另一些電子的能量較高,它們分別在離核遠(yuǎn)近不同的地方繞核迅速運(yùn)轉(zhuǎn),下面我們把幾種簡(jiǎn)單原子的核外電子運(yùn)轉(zhuǎn)情況,根據(jù)核內(nèi)質(zhì)子數(shù)的順序,扼要介紹如下:

     最簡(jiǎn)單的是氫原子,原子核內(nèi)只有1個(gè)質(zhì)子(即1個(gè)單位的核電荷),核外也只有1個(gè)電子.在一般情況下,這個(gè)電子的能量小,它在離核較近的地方繞核運(yùn)轉(zhuǎn),我們一般用圖36(4)來(lái)描述氫原子的結(jié)構(gòu)。

     其次是氮原子,它的原子核內(nèi)有2個(gè)質(zhì)子,核外有2個(gè)電子,這2個(gè)電子的能量大致相同,它們以差不多相同的距離繞核運(yùn)轉(zhuǎn),我們們說(shuō)這2個(gè)電子是在同一個(gè)電子層(叫做第一電子層)上,一般用圖3·6(り)來(lái)描述氫原子的結(jié)構(gòu).

     按著原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)(亦就是核電荷數(shù))遞增的順序,第3個(gè)元素是,它的原子核內(nèi)有3個(gè)質(zhì)子,核外相應(yīng)也有3個(gè)電子,其中2個(gè)電子和前述的氦相似,它們的能量大致相同,在同一個(gè)電子層(第一電子層)上.另1個(gè)電子的能量較高,它在離核遠(yuǎn)的地方繞核運(yùn)轉(zhuǎn),我們說(shuō)這個(gè)電子是在第二電子層上.悝原子結(jié)構(gòu)的示意圖如圖3·6()所示。

     第4個(gè)元素做以及后面的第5、第6、第7第8、第9和第10個(gè)元素(哪、碳、氮、氧、氯和氖),就是它們?cè)雍藘?nèi)分別有4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)和10個(gè)質(zhì)子,核外相應(yīng)也有同數(shù)的電子,它們都和鋰相似，除其中2個(gè)電子的能量較低，是在第一電子層上外,其余電子的能量較高,都在第二電子層上.因此這些元素的原子的第二電子層上,分別有2~8個(gè)電子。

     第11個(gè)元素是鈉,原子核內(nèi)有11個(gè)質(zhì)子,核外相應(yīng)有11個(gè)電子:其中2個(gè)電子的能量較低,在第一電子層上;另外8個(gè)電子能量較高,在第二電子層上;最后一個(gè)電子的能量更高,它在離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)轉(zhuǎn).亦就是這個(gè)電子是在第三電子層上.鈉原子結(jié)構(gòu)的示意圖如圖3·7所示。

     從第]2個(gè)元素鎂,以下是鋁、硅、磷、硫、氯到第18個(gè)元素,和前述的鈉相似,它們都有3個(gè)電子層.第一電子層上有2個(gè)電子,第二電子層上有8個(gè)電子,第三電子層上有2個(gè)到8個(gè)電子。

     從第19個(gè)元素鉀開(kāi)始,原子核外又有了一個(gè)新的電子層,即第四電子層由此可以看出,原子核外的電子是分成若干個(gè)電子層排布的.原子核外電子分層排布的理論,是丹麥科學(xué)家波爾首先提出來(lái)的,它相當(dāng)成功地解釋了許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)。

     從最簡(jiǎn)單元素氫到第19個(gè)元素鉀,原子核外電子分層排布的情況,可以用圖3·8來(lái)表示。

     應(yīng)該指出,原子核外電子的真實(shí)運(yùn)動(dòng)狀況極其復(fù)雜,上面的這些示意圖是大大簡(jiǎn)化了的,它只是表示了各個(gè)也子層上排布的電子數(shù),以及它們能量的相對(duì)大小和運(yùn)轉(zhuǎn)范圍離核的相對(duì)遠(yuǎn)近罷了。

     在原子核外各電子層上最多可以容鈉電子的數(shù)目是有定限制的,它可以用一個(gè)公式2N2來(lái)表示,公式里的N代表電子層數(shù).從這個(gè)公式可以算出,第一電子層(n=1)最多可以容納2×1*2=2個(gè)電子;第二電子層(N=2)最多可以容納2×2*2=8個(gè)電子;第三電子層(N=3)最多可以容2×3*2=18個(gè)電子,等等,但是,任何原子的最外電子層(不論它是第幾層)上最多不能超過(guò)8個(gè)電子.

     如果電子層上排布的電子數(shù)目日,已經(jīng)達(dá)到了它可以容納的最多電子數(shù)數(shù),我們稱(chēng)它為飽和層;反之,如果還沒(méi)有達(dá)到可以容納的最多電子數(shù),我們稱(chēng)它為不飽和層。

     凡是最外電子層具有飽和層結(jié)構(gòu)的元素,它們的化學(xué)質(zhì)都非常穩(wěn)定,一般不能參加任何化學(xué)反應(yīng).例如我們?cè)诘谝粌?cè)(§2·1)里講過(guò)的惰性氣體一一氫、氖、氬、氪、氙、氡等,它們的最外電子層都是飽和層.氦最外層(亦就是第一電子層)有2個(gè)電子,氖、氬、氪、氙、氡最外層都有8個(gè)電子圖3·9。

    如果最外電子層是不飽和層,這些元素的化學(xué)性質(zhì)就比較活潑.通過(guò)多種多樣的化學(xué)反應(yīng),相同的或者不相同的原子可以結(jié)合成各種不同的分子.關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,我們將在下一節(jié)里詳細(xì)討論。