电子的基本特性

1. 带负电的微粒

电子是带负电荷的微小粒子，每个电子的电荷为 -1.6×10⁻¹⁹库仑。

2. 超轻质量

电子的质量非常小，大约是质子质量的 1/1836，约为 9.1×10⁻³¹千克。

3. 无处不在

所有原子都包含电子。在电中性原子中，电子数等于质子数（原子序数）。

电子在原子中的位置

1. 电子云概念

电子不像行星有固定轨道，而是存在于”电子云”中——原子核周围电子可能出现区域的概率分布。

2. 能级与轨道

电子分布在不同的能级（电子层）上，离核越远的能级能量越高：

• K层（最近核）：最多2个电子
• L层：最多8个电子
• M层：最多18个电子
• 以此类推…

3. 电子轨道类型

每个能级包含不同形状的轨道：

• s轨道：球形，每层1个
• p轨道：哑铃形，每层3个
• d轨道：复杂形状，每层5个
• f轨道：更复杂形状，每层7个

电子的运动特性

1. 高速运动

电子以接近光速的速度绕原子核运动（约2200公里/秒），但不像卫星有固定轨道。

2. 量子化能量

电子只能处于特定能量状态，不能有中间值——好比楼梯台阶，不能站在台阶之间。

3. 电子自旋

电子像地球一样自转，但只有两种可能的自旋方向：顺时针或逆时针。

电子排布规则

1. 能量最低原理

电子总是优先占据能量最低的轨道（从内层开始填充）。

2. 洪特规则

电子在能量相同的轨道上会尽量单电子占据（自旋平行），而不是成对填充。

3. 轨道填充顺序

电子填充顺序：1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p…

记忆口诀：能级交错，按实际能量顺序填充。

价电子与化学性质

1. 价电子定义

最外层电子称为价电子，决定元素的化学性质。

2. 八隅体规则

原子倾向于通过得失或共享电子，使最外层达到8电子稳定结构（氢和氦例外，只需要2电子）。

3. 化学键形成

化学键的本质就是原子间通过价电子相互作用：

• 离子键：电子完全转移
• 共价键：电子共享
• 金属键：电子”海洋”

电子跃迁与能量

1. 吸收能量

当电子吸收能量（如光能），会跃迁到更高能级（激发态）。

2. 释放能量

当不稳定电子从高能级落回低能级时，会以光子形式释放能量（产生光）。

3. 光谱形成

不同元素电子跃迁释放的能量不同，形成独特的光谱——就像元素的”指纹”。