初中老师会提到，元素周期表上同一竖排的元素性质相似，同一横排的元素化学性质有规律，元素最高化合价等于元素的最外层电子数，这时候偷着读了高中化学书的你一定会去为难老师：

  高一的老师会提到，元素周期表上同一竖排的元素，自上而下金属性变强；金属会使用最外层和一部分次外层电子充当价电子——但是偷着读了化学选修三的你又开始为难你的老师了：

  高二的老师讲选修三的时候，会讲到spdf轨道，同时告诉你一条轨道全空、全满、半满最稳定，还会给你讲构造原理，然后你知道了三价铁的d5构型稳定——但是很快偷着读了些奇怪的书的你又开始为难老师了：

  大学的化学老师会和你讲，硒的次外层是18个电子，硫的次外层是8个电子，d电子的屏蔽效应比p电子差很多，使得外层电子的有效核电荷数更多，因此硒很难形成+6价，这个又叫次级周期律——你举一反三，突然想起来4d的电子排列没有3d那么有规律，甚至会出现了钯这种4d10的奇葩（这个其实是4d5s的能量差异问题）——很快你又开始为难老师了：

  后来你往下读了读《无机化学》，发现了镧系收缩，相对论效应和因此产生的6s2惰性电子对效应，惊叹于这种神奇的操作之后你又开始为难老师了：

  后来你找到了本周公度的《结构化学基础》，发现4f轨道的半径特别小，而5f轨道半径大得多。你举一反三，想起了Fe的不稳定+6价和Os的+8价氧化物，又想起了Pd的4d10问题……然后过了亿阵，经过不懈的学习你又开始为难老师：

  然后你查到了Pekka Pyykkö的论文，知道了随着原子序数的增长，亚层之间的能量差异越来越小，元素周期律在8周期接近崩坏……

  这个方程描述了定态量子系统的物理性质，该方程的解就是定态量子系统的波函数。在化学上，波函数的绝对值平方就是某条轨道上的某个电子出现在某处的概率密度，即电子云密度。

  显然地，中学化学不会讨论这种奇怪的东西，于是化学老师们贴心地为你准备了很多规律，当然，这些规律很可能站不住脚就是了，相应地，当你进一步学习化学之后，你会遇到更多奇怪的规律，原有的规律也会随着原子序数的增长而崩坏。

  由于我们没法手算薛定谔方程，这些足够在日常生活/科研中使用的规律会大大方便我们的学习和工作，也不指望它们能万世不倒，因此对这些有限范围内适用并且被实验证实没什么太大差错的规则，记下来就好了。

  毕竟，大自然创造的东西，不是某个游戏中策划变成出来的技能体系，这还不算有规律？

  同样一个实验，同样的条件下。今天成立，明天就不成立。反应结果可能是这样，可能是那样。

  前后两个元素完全不相同，没有或仅有很少的逻辑和趋势。全屏死记硬背的摸索。

  海因里希·鲍姆豪尔（Heinrich Baumhauer）在1870年发表的螺旋结构元素表。

  实际上，哪怕到了上世纪50时代，我们的祖父母如果上学化学的话，看到的可能还是海因里希·维尔纳（Heinrich Werner）元素周期表，它是这样的。

  全世界的科学家都会将最新的发现提交IUPAC（国际纯粹与应用化学联合会），经过审议后修改当年最新的元素周期表发布。

  鲁迅先生一开始是学医的，他有一次画血管的时候，把血管位置画的 合理 了一点。仙台的那位老师批评道，这样画确实很好看，但是不是真的。

  一开始接触牛顿第一定律的时候，我相信你也很别扭，毕竟越重的物体下降越快，这是符合直觉的。然后你各种算速度，加速度，阻力的概念逐渐嵌入到你的思维底层。

  根据牛顿体系，我们大家都知道，速度是相对的，只要在一个速度上不断叠加，最终你会得到无限大的速度，游戏太空，横穿宇宙，指日可待也。但是你在一辆相对于地球远去的光速飞船上发射出一束向前的光时，你会发现，这束光相对地球的速度竟然也是光速。光速相对不变！这！这一定是假的。

  不好意思，这是真的。牛顿体系只是狭义相对论公式低速时的一个近似解。这个低速，是相对光速而言的。

  如果你往小的量子尺度再看两眼，你就发现，竟然有位置和速度不能同时测量，对，这就是传说中的测不准！更有半死不活的猫。

  你要知道，为了解释现在的元素周期表，或者说电子分布规律，这种动机直接促成了量子理论的诞生。哥本哈根学派不少年轻人为了解释这些你眼里的异常，直接晋升为量子力学的先驱大牛。

  头两族（包括氦）是s区，其它主族是p区，过渡金属是d区，镧锕二系是f区。每个分区都以對应的正在被填充的电子轨道命名。

  第一周期只有一根s轨道可以放两个电子；第二、第三周期各新增s轨道×1+p轨道×3，填充完了s再填充p；第四、第五周期各新增s轨道×1+p轨道×3+d轨道×5，填充完了s优先填充喜歡插队的d，然後是p；第六、第七周期各新增s轨道×1+p轨道×3+d轨道×5+f轨道×7，f和d一样喜歡插队，而且要插到d前面……

  化学元素周期表有量子物理做支撑，所有看起来不那么规律的东西都有对应的解释。可能以后会出现更具有普适性更简洁的元素规律，那也是对现有元素周期表应用限制范围外的补充，也不会把现有规律全盘否定

  你可以因为解释规律的理论不简洁，期待存在有更简洁的理论来进行完善，但起码基于现在的各种实验，目前的理论并没什么错误

  如果你对目前的量子物理（哥本哈根诠释）不服，能了解一下其他诠释，这些诠释各有各的优点，也各有不能解释或解释不简洁的方面

  我是氢，我最轻，火箭靠我运卫星；我是氦，我无赖，得失电子我最菜；我是锂，密度低，遇水遇酸把泡起；我是铍，耍赖皮，虽是金属难电离；我是硼，有点红，论起电子我很穷；我是碳，反应慢，既能成链又成环；我是氮，我阻燃，加氢可以合成氨；我是氧，不用想，离开我就憋得慌；我是氟，最恶毒，抢个电子就满足；我是氖，也不赖，通电红光放出来。

  我是钠，脾气大，遇酸遇水就火大；我是镁，最爱美，摄影烟花放光辉；我是铝，常温里，浓硫酸里把澡洗；我是硅，色黑灰，信息元件把我堆；我是磷，害人精，剧毒列表有我名；我是硫，来历久，沉淀金属最拿手；我是氯，色黄绿，金属电子我抢去；我是氩，活性差，霓虹紫光我来发；我是钾，把火加，超氧化物来当家；我是钙，身体爱，骨头牙齿我都在

  注：“金正”指金属的化合价通常显正价：“非负”指非金属的化合价通常显负价。

  所以推荐看下普通化学原理这本书，看下原子核外电子的分布规律就差不多明白为何会这么放了

  有一种说法，说，一个学生，如果数学比较好，化学也比较好的话，那他的英语正常情况下不会太糟糕

  如果他的英语比较差，那说明他没有掌握学习方法，要么不懂语法，要么不愿意投入时间背单词

  社科就跟人有关系，那人跟物件的主要区别就是，人是有机体，而物件多数是无机体，碳基生物

  比如说哺乳动物胎生哺乳，还得加个例外鸭嘴兽。你说这鸭嘴兽太缺德了，非要给这完美的分类方式加一个例外出来……

  相对来说元素周期表的排序还是最有规律性可言的，就是按照质子数来排。虽然常常有同位素这种鬼东西，导致它们的密度看起来很不和谐的样子。而且由于某些我看不懂的原因，就算是按照质子数量+中子数量，它们的质量竟然不是某个东西的整数倍，而是带有n位的小数点，这不禁让做化学题目的同学感到深恶痛绝，生生的把化学题变成了数学题，一个手抖就会导致计算的错误……

  显然人天生有分类的习惯，用这个习惯来辅助记忆。但世界才不管人的习惯，它根本就是随机的。

  很乱？很乱就对了。为什么呢？因为原子的结构很复杂，中学化学所总结出的“规律”实际上都是在一定条件下做出的近似。

  原子由原子核和核外电子构成。原子核很小，原子的大小大概在1e-10 m左右，而原子核的量级大概在1e-15 m左右，因此原子核可以看作一个大小可忽略的粒子。但核外电子有很多。而这些核外电子彼此之间不是独立的，而是存在着库伦相互作用的。因此，当你想要研究原子的电子层结构的时候，在物理上就是要解这样一个多体问题的能量最低的状态。

  那么，量子力学中，多体问题的求解是个什么概念呢？如果你读过三体，那就好办了。众所周知，经典力学里面，多体问题往往是很难求解的。但经典力学的这个“难”，是正比于粒子数；而量子力学的这个“难”，是与粒子数成指数关系——粒子数多一倍，计算量多一个平方。也就是说，就算你穷尽人类的所有计算资源，可能连一个87Rb原子能级都算不清楚。比如假设每个电子只考虑其中三个能级，那么37个电子就需要求解一个3^37 x 3^37的矩阵的本征值。同学们可通过高中知识和手头的计算设备自行计算一下这个矩阵的元素数目是10的多少次方。

  所以，目前关于原子能级，科学家们所采用的方法还是按照相互作用的量级来逐级近似。比如，如果s轨道填满了，那我可以近似地将s轨道上的所有电子看成一个均匀的带负电的球壳，它的作用就是把原子核的正电屏蔽掉一部分。然后你就可以把原子核加上这部分电子当做一个离子，把剩下的电子当做围绕这个离子运动的电子，这样问题中的粒子数就大大减小了。但相应地，内层轨道也是有大小的，因此这样的近似一定会带来误差。所以Li原子的能级再怎样也不可能与H原子的一样。除此之外，如果价电子有不止一个，那么电子之间的库伦排斥作用也是很显著的。因此就有了洪特规则，即电子以自旋相同的方式排布到不同轨道上去的能量最低（当然具体展开来说很复杂，这里只是简化版本）。但要注意洪特规则也是近似得来的，它的成立也需要一大堆近似条件。除此之外，还有电子的自旋-轨道耦合以及电子角动量与核角动量的耦合，但这些相互作用相比于库伦力是小量，可以以修正的方式加入理论中。

  所以，之所以原子结构乱，本质原因还是因为它是个量子多体问题，很复杂。迄今为止人类总结出的所有规律都是建立在大量近似的基础上的。但这里要注意的是，用于描述这些原子结构的基础理论——即量子力学，对于描述原子这个层级的东西，已经是非常完善的了。所以原子结构的混乱并不是基础理论的混乱，而是物质的组合与相互影响而带来的混乱。另一个要注意的问题是，即使是“近似”，对于大多数情况来说都是足够精确的。

  但反过来讲，这种复杂性对于人类而言到底是好事还是坏事呢？我认为是好事。假设所有元素的电子排布规律可以用一套统一而又简洁的规律概括的话，那不同种元素的性质岂不是只有量的差别？如果Rb就是大号的Na，Ba就是大号的Mg，那又何来新材料，新现象呢？正是因为不同的元素在能级、电磁响应以及化学性质方面各具独特的性质，我们才得以看到一个丰富多彩的世界，也可以期待从这样一个世界中不断地获取新知识，创造新技术。