鈣20的原子序問題

其實這個可以算是量子力學的問題。

這個問題是很難解釋的。

我們可以試著軌道理論來解釋。

丹麥科學家破爾在二十世紀初提出電子排列模型，指出電子像行星一樣，圍繞著恆星(原子核)轉動。

然而，後來的研究證明，這模型是部分錯誤的。

電子是以電子雲的形式圍繞原子核轉動，由於電子的移動速度非常快，根據海森堡提出的不確定性原理，電子的位置(x)及動量(p)不可能被同時測量。

科學家只能透過機率來估算電子大概出現的位置，而電子位置的估計是量子力學中的重要課題。

而電子最大可能出現的位置就電子的軌域。

因此玻爾模型被證實部分錯誤，人們瞭解到電子並不是以固定形式圍繞原子核轉動的，從而衍生出截然不同的電子軌道理論。

其中科學家把原子的軌域更精確地劃分為不同種類的亞電子層，每種亞電子層有不同的形狀。

s：可以容納兩個電子

p：可以容納六個電子

d：可以容納十個電子

f：可以容納十四個電子

而按照該電子層最多可容納的電子數量，進一步把該電子層分為不同亞電子層:

第一層(可以容納兩個電子)：1s

第二層(可以容納八個電子)：2s、2p

第三層(可以容納十八個電子)：3s、3p、3d

第四層(可以容納三十二個電子)：4s、4p、4d、4f

如此類推。

其後科學家發現，電子必須從低能量的軌域向高能量的軌域填充，否則會趨向不穩定性。

以下各亞電子層的能量排列(從小至大):

1s<--2s<--2p<--3s<--3p<--4s<--3d<--4p<--5s<--4d<--5p<--6s<--4f<--5d<--6p<--7s<--5f<--6d<--7p

由於3d軌域的能量較4s高，因此電子填滿3p軌域後，會趨向先填滿能量較低的4s軌域，再回去填充能量較高的3d軌域。

由於鈣的原子序是20，其電子分佈如下(括弧內為容納的電子數):

1s(2)---2s(2)---2p(6)---3s(2)---3p(6)---4s(2)

所以此時3d軌域是沒有電子的，第三電子層僅有8個電子，第四電子層有2個電子。

同族的定義為：最外層的電子數目相同。在元素週期表從上至下排列。

因此由於鈣原子最外層的電子數目是2，因此同族的原子最外層的電子數目同樣是2。

2012-12-30 00:00:09 補充：
錯字：

破爾→玻爾

原子中各層的軌域(s可填兩個電子，p可填6個電子，d可填10個電子)
第一層(K層):1s→可填兩個電子
第二層(L層)2s 2p→可填八個電子
第三層(M層)3s 3p 3d→可填十八個電子
第四層(N層)4s 4p 4d 4f→可填三十二個電子
.......
但是麻煩的事情是:第三層3d軌域的能量比4s還高
(填電子的順序是1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→.....)
(順序可以從週期表來看)
所以老師上課的時候有時候為了簡化說明，會直接說第三層軌域只能填八個電子，
並不是第三層軌域真的只能填八個電子

回到你的問題:因為上面說的，所以前三層軌域能填的電子數量為2，8，8
所以鈣的價電子只能填到第四層了

電子的排列，從最內層殼層(K層)開始，K層最多2個電

子；第2層為L層，最多8個電子全滿，為穩定狀態；第3

層(M層)可容納8個電子。

因此電子組態的排列為(2，8，8)。
Ca 20 (2,8,8,2 )------->(K,L,M,N )

2012-12-25 09:40:33 補充：
同一族:最外層電子數相同,原子序數逐漸增大的元素從上到下為同一族.

同一周期:電子層數相同,原子序數遞增的元素從左到右為同一週期.