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电子层与电子排布：从 H 到 Ar

把原子序数从1调到18，观察电子逐层填满电子层。

目标

数出 H–Ar 各层电子数，写出 Na 的 $2.8.1$ 式排布，并把满外层与稀有气体联系起来。

仪器与试剂

带原子序数滑块的电子层组件。

步骤

设 $Z = 1$ （H）：第一层有一个电子。注意第 $n = 1$ 层的最大容量 $2n^2$ 。
缓慢把 Z 调到 10（Ne）：数出第一层填到 2 个，然后第二层填到 8 个。
继续到 $Z = 18$ （Ar）：第三层达到 8 个，原子再次成为稀有气体。
写出 Na、Mg、Cl 的 $n_1.n_2.n_3$ 排布，并预测谁会失电子或得电子。

观察要点

电子层按顺序填充：第一层 2 个，第二层 8 个，Z = 1 → 18 时第三层 8 个。
He、Ne、Ar 都以完整的最外层结束——这是稀有气体稳定性的标志。

讲解

电子占据能量递增的电子层。每层 $n$ 最多容纳 $2n^2$ 个电子，满外层（8 个电子，八隅体）赋予稀有气体化学惰性。这里的玻尔图像是教学模型——轨道使其更精确——但它正确预测了 Na 失一个电子、Cl 得一个电子。

相关主题

轨道、电子排布、量子数基本粒子、同位素、原子序数、质量数

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