Postaram się, aby to było proste. Faktyczne szczegóły, dlaczego tak jest, mają związek z fizyką kwantową.
Każda powłoka ma kilka " podpowłoki ". Każda " podpowłoka " zawiera z kolei pewną liczbę " orbitale ". Każdy orbital może pomieścić dwa elektrony. Praktyczne zasady (znowu, nie wyjaśniam dlaczego, bo to prawdopodobnie sposób niezrozumiałe)
-
Powłoka $ \ mathrm {n ^ {th}} $ ma n podpowłok oznaczonych od $ 0 $ do $ \ mathrm n-1 $ . Np. 2 $ i powłoka ma dwie podpowłoki, 0 $ i 1 $ . odniesienie, często nazywamy te podpowłoki literami, $ 0 $ to $ \ mathrm s $ , $ 1 $ to p, $ 2 $ to d i 3 $ $ jest f. Układ okresowy można podzielić na cztery bloki, w zależności od tego, w której z tych podpowłok znajduje się najbardziej luźno związany (walencyjny) elektron w atomie. (Blok s, blok p itd.)
-
Podpowłoka $ \ mathrm {k ^ {th}} $ może pomieścić $ 2 \ mathrm k + 1 $ " orbitale ". Orbital może pomieścić do dwóch elektronów. Zatem $ 0 $ ta (s) podpowłoka może pomieścić orbital $ 1 $ , a więc dwa elektrony. 1 $ st subshell (p) może pomieścić 3 $ orbitale lub 6 $ elektronów. Dlatego mamy regułę $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ . W powłoce $ \ mathrm n $ jest tyle orbitali, ile wynosi suma pierwszych mathrm n liczb nieparzystych: $ \ mathrm n ^ 2 $ i po dwa elektrony w każdym ( $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ ).
-
Ważną ideą chemii fizycznej jest zasada Aufbau. Orbitale są wypełnione zgodnie z rosnącą kolejnością ich (orbitali) energii. Jakie są energie orbitali? Jest to dość proste dla kilku pierwszych podpowłok:
$ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s, 2 \ mathrm p , 3 \ mathrm s, 3 \ mathrm p $ (kolejność)
W atomie wodoru te orbitale są proste: wszystkie podpowłoki w tej samej powłoce mają identyczne energie ( $ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s = 2 \ mathrm p, 3 \ mathrm s = 3 \ mathrm p = 3 \ mathrm d, $ itd.). Jednak w innych atomach wszystko zaplącze się. Oto kolejność, coś, co będziesz musiał zapamiętać:
$ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s, 2 \ mathrm p, 3 \ mathrm s, 3 \ mathrm p, 4 \ mathrm s, 3 \ mathrm d, 4 \ mathrm p, 5 \ mathrm s, 4 \ mathrm d, 5 \ mathrm p, 6 \ mathrm s, 4 \ mathrm f, 5 \ mathrm d, 6 \ mathrm p, 7 \ mathrm s, […] $ (będzie to wystarczające dla większości elementów, ale są pewne wyjątki, które również będziesz musiał zapamiętać)
Zatem elektrony w rzeczywistości nie wypełniają całego 2 $ \ mathrm n ^ 2 $ w powłoce przed przejściem do ne xt. Np. W Iron mamy konfigurację $ 1 \ mathrm s ^ 2 2 \ mathrm s ^ 2 2 \ mathrm p ^ 6 3 \ mathrm s ^ 2 3 \ mathrm p ^ 6 4 \ mathrm s ^ 2 3 \ mathrm d ^ 6 $ .Zwróć uwagę, że powłoka 1 $ ma 2 $ elektronów; powłoka $ 2 ^ {\ mathrm {nd}} $ , $ 8 (2 \ mathrm s + 2 \ mathrm p $ ); powłoka $ 3 ^ {\ mathrm {rd}} $ , 14 $ (3 \ mathrm s + 3 \ mathrm p + 3 \ mathrm d) $ ; powłoka $ 4 ^ {\ mathrm {th}} $ , $ 2 $ . Twój podręcznik może nazwać tę konfigurację (2, 8, 14, 2) $.
Cez ma 55 elektronów, które wypełniają się w ten sposób: $ 1 \ mathrm s ^ 2 2 \ mathrm s ^ 2 2 \ mathrm p ^ 6 3 \ mathrm s ^ 2 3 \ mathrm p ^ 6 4 \ mathrm s ^ 2 3 \ mathrm d ^ {10} 4 \ mathrm p ^ 6 5 \ mathrm s ^ 2 4 \ mathrm d ^ {10} 5 \ mathrm p ^ 6 6 \ mathrm s ^ 1 $ .
Dlaczego nie dodać liczby elektronów w każdej powłoce i zobaczyć jeśli pasuje do tego, co mówi Twój podręcznik.
PS Reguła oktetu w rzeczywistości nie mówi najwyższej powłoka powinna mieć osiem elektronów. Mówi się, że atom osiąga stabilność, uzyskując konfigurację elektroniczną najbliższego gazu szlachetnego. Gazy szlachetne mają ogólną konfigurację $ \ mathrm s ^ 2 \ mathrm p ^ 6 $ ( $ 8 $ elektronów ?), ale jak pokazano powyżej, te 8 $ elektronów mogą nie znajdować się w najwyższej powłoce. Na przykład w żelazie dwa z elektronów walencyjnych znajdują się w czwartej powłoce, a pozostałe sześć w trzeciej powłoce.