第431章 量子論引入化學！核外電子排布規律！布魯斯教授是化學界的神！

 自李奇維劃分經典物理學和現代物理學後，物理學的發展更加璀璨。 

 現代物理學的成果，甚至而且還輻射到其它學科。 

 化學就是被影響最深的領域。 

 勞厄利用晶體證明x射線是電磁波後，引發了化學領域的晶體研究狂潮。 

 化學家們利用x射線，可以計算出晶體的結構參數，深入理解晶體的各種性質。 

 索迪研究放射性，提出同位素的概念。 

 接著，阿斯頓發明質譜儀，讓化學家們可以輕鬆地分離同位素，對於元素的理解加深。 

 李奇維的質子-中子模型雖然還未驗證，但卻可以完美解釋元素週期表的排列規律。 

 至此，化學家們對於元素的理解達到了巔峰。 

 而今天，化學的終極秘密，元素為何性質各不相同，也即將被解決！ 

 一旦成功，那化學會進入一個全新的發展階段。 

 它代表人類可以從理論上，認識世界萬物的組成和規律。 

 為何有的元素活潑，有的元素穩定。 

 在場的化學家們已然熱血沸騰了！ 

 至於物理學家們，興奮程度也是不遑多讓。 

 因為這代表物理學的又一巨大突破。 

 物理的單個理論，甚至能決定化學的生死。 

 而化學又對生物學、醫學有著舉足輕重的影響。 

 換言之，今天的內容，必然會對整個科學界產生深遠的影響。 

 這是多麼偉大的事情啊。 

 在場的物理大佬們感覺到與有榮焉。 

 此刻，所有人都望向演講臺上的那道身影。 

 “布魯斯教授，今天要成為元素之父了。” 

 在眾人的期待下，李奇維開口了。 

 “我們知道，根據玻爾-李模型，現在的原子結構中，一共有三個量子數。” 

 “分別是軌道數量量子數n，軌道形狀量子數l，軌道方向量子數m。” 

 “它們分別決定了電子軌道的大小、形狀和方向。” 

 “所以，原子模型就成為一個三維殼層結構。” 

 “電子就在一層一層的殼層中繞著原子核運行。” 

 “那麼第一個問題就來了：每一層能容納多少個電子呢？” 

 “即原子在核外的排布是什麼樣的？” 

 “這裡，我提出一個理論。” 

 “每一層的電子數量，取決於這一層有多少個電子軌道，也就是多少個能級。” 

 “當n=1時，這是第一層殼層。” 

 “此時的l和m只能取值為0。” 

 “因為l的取值範圍是（0、n-1），m的取值範圍是（-l、l）。” 

 “所以，第一層殼層只有一個能級（1、0、0）。” 

 “以此類推：” 

 “第二殼層有四個能級，分別是（2、0、0）、（2、1、0）、（2、1、1）、（2、1、﹣1）。” 

 “第三殼層有9個能級，第四殼層有16個能級......” 

 “如圖所示，那麼電子在這些殼層中的排列方式就是這樣的：” 

 “第一殼層有2個電子，第二殼層有8個電子，第三殼層有18個電子，第四殼層有32個電子。” 

 “可以看到，每一個殼層的電子數量和該殼層的能級數量是2倍的關係。” 

 “由這些數字構成的殼層都是閉合的電子殼層，只有這些閉合殼層外的電子才能參與化學反應。” 

 “什麼意思呢？舉個例子。” 

 “我們來看元素週期表中的惰性氣體一欄。” 

 “氦、氖、氬、氪、氙、氡。” 

 “這些元素是已故的瑞利勳爵和拉姆齊教授，共同發現的偉大成果。” 

 “在元素週期表中，它們的原子序數分別是2、10、18、36、54、86。” 

 “它們之所以是惰性氣體，不參與任何反應，是因為這些元素的最外層電子形成了閉合殼層。” 

 “例如氦的原子序數是2，所以它有兩個電子，這兩個電子正好填滿了第一個殼層。” 

 “所以，氦的閉合殼層外就沒有電子了。” 

 “根據剛剛我的理論，只有閉合殼層外的電子才會參與反應。” 

 “因此，氦沒有多餘的電子參與化學反應。” 

 “以此類推，氖的原子核外有10個電子，所以第一個殼層依然是被填滿的。” 

 “剩下的8個電子，又正好填滿了第二個殼層。”