这个问题可能高中的孩子才会遇到。
1. 首先，原子的最外层电子数从1-18都有。离子的最外层电子数也不一定是8.小朋友说的离子最外层电子数是8的情况，仅限于主族元素。副族元素，比如Fe、Cu，它们离子（三价铁离子、二价铜离子）的最外层电子数就不是8。
2. 为什么从第一层开始，每层电子数是2、8、18......是因为这是用轨道模型结合波函数，对核外电子排布进行的描述：先界定出了电子层数n（主量子数），就是第一层、第二层，又在每层中界定出了亚能级l（角量子数）s、p、d、f等，这也是高中教材中说的电子轨道，l可以取小于n的正整数，比如第二层（n=2），l就可以取0、1,因此第二个电子层就可以有2个轨道，s和p轨道。同时l决定了电子轨道的形状。l=0时，波函数是球形的，l=1时，是纺锤型，但是在xyz三个坐标轴上都是纺锤型，也就是px、py、pz。同时，因为每条轨道只能容纳自旋相反的两个电子（这是为了保证每个电子的量子态是唯一的），所以s轨道最多有2个电子，p轨道最多有6个电子，对于第二层电子层来说，最多可容纳2+6=8个电子。
电子层更多的时候，可以出现d、f等轨道，容纳的电子更多，可以到18个，最外层也可以到达10个电子，比如Pd。
3. 8电子是稳定结构仅针对高中接触到的主族元素而言,比如钠离子、氯离子。但是副族的三价铁离子的核外电子排布是s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5，第三层有13个电子，最外层电子数是5。
4. 对于主族元素，为什么最外层8电子是稳定结构？楼上大牛有讲过，这样能量最低最稳定，所有的轨道都排上了自旋相反的两个电子。打个不恰当的比方，正负都抵消了。

轨道的概念和认识比较重要，是结构认识的基础，后续的杂化轨道理论也会涉及对此概念的理解。

【 在 CiJianSN 的大作中提到: 】
: 为什么原子和离子最外层电子数必须是8个，不管电子层数多少？如果因为8个刚好装下
: ，那电子层多一点的点地方，不是空间更大，为啥也是装8个才能装下？
: 8个电子为啥就是稳定结构呢？
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胡说
我家有3条腿的凳子
也是稳的
【 在 wormvirus 的大作中提到: 】
: 量子力学计算的结果，主量子数，磁量子数，角量子数，自旋量子数。
: 在约束场中，也就是电子波函数，存在几种形态，而且只有这几种形态，如果这些规定的形态都有电子占据，计算得到的能量最低，否则能量就高。就像一个凳子天生有四条腿，缺了一条腿就不稳。
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FROM 114.249.130.*

轨道、亚轨道、电子云，这些物理概念通俗起来很好懂。
如果深究，一般人都得一头雾水：感觉懂了，又感觉还是不懂。
最终都要落到：打个不恰当的比方，这个没办法的办法。

【 在 iamyiyi 的大作中提到: 】
: 这个问题可能高中的孩子才会遇到。
: 1. 首先，原子的最外层电子数从1-18都有。离子的最外层电子数也不一定是8.小朋友说的离子最外层电子数是8的情况，仅限于主族元素。副族元素，比如Fe、Cu，它们离子（三价铁离子、二价铜离子）的最外层电子数就不是8。
: 2. 为什么从第一层开始，每层电子数是2、8、18......是因为这是用轨道模型结合波函数，对核外电子排布进行的描述：先界定出了电子层数n（主量子数），就是第一层、第二层，又在每层中界定出了亚能级l（角量子数）s、p、d、f等，这也是高中教材中说的电子轨道，l可以取小于n的正整数，比如第二层（n=2），l就可以取0、1,因此第二个电子层就可以有2个轨道，s和p轨道。同时l决定了电子轨道的形状。l=0时，波函数是球形的，l=1时，是纺锤型，但是在xyz三个坐标轴上都是纺锤型，也就是px、py、pz。同时，因为每条轨道只能容纳自旋相反的两个电子（这是为了保证每个电子的量子态是唯一的），所以s轨道最多有2个电子，p轨道最多有6个电子，对于第二层电子层来说，最多可容纳2+6=8个电子。
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楼主讨论的是有关配位、原子核外电子排布规律的问题，根据你的发言可知你的逻辑才搞笑：

（1）不尊重科学史。勒让德1833年去世，而“配位数”、“八隅规则”在十九世纪末、二十世纪出才提出，电子也是汤姆孙在1897年“发现”，而对于原子结构的研究更是到了二十世纪初之后的事情了。
这不是明显的杜撰篡改科学史吗？

（2）勒让德函数是数学中的球函数微分方程的解。物理、化学、工程中涉及用此函数的地方多得是。照你的逻辑，是不是物理、化学、工程只要用到勒让德函数的地方，则该研究就是勒让德提前几十年甚至上百年就洞悉了的？

这不是搞笑是什么？

我提到诺贝尔奖是因为该奖奖励的是和实际有关的科学-自然科学。数学是脑子中的逻辑，不是自然科学。数学可以称为是科学中的“玄学”、”哲学“。

所以你的逻辑就是：只要符合我数学”哲学“的，就都是我数学先洞察的，其实这就是一种诡辩。


【 在 zxf 的大作中提到: 】
: 楼主这个问题，勒让德在量子力学还未建立、元素周期表还未发现前就已经数学上解决了，怎么不算提前洞悉了这个秘密？还扯上诺贝尔了，笑死。
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修改:a358 FROM 111.199.104.*
FROM 111.199.104.*

没错。高中就讲到了轨道、轨道杂化，自旋只是给了结论。
不过有的高中的小朋友会自学大学内容一些，理解起来容易多了。
【 在 aryanli 的大作中提到: 】
: 轨道、亚轨道、电子云，这些物理概念通俗起来很好懂。
: 如果深究，一般人都得一头雾水：感觉懂了，又感觉还是不懂。
: 最终都要落到：打个不恰当的比方，这个没办法的办法。
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