原子的價軌道由亞軌道（s和p）組成，有1 s個球形的亞軌道，可以容納2個電子（一個自旋向上，一個自旋向下）。有3個p形的亞軌道，它們是啞鈴形的（看起來像兩個氣球在兩端綁在一起），並沿x，y&z軸對齊，並且總共容納6個電子（每個軸2個，向上旋轉3個，向下旋轉3個） 。因為當所有電子都成對且2 + 6 = 8時，一個原子在能量上得到滿足，所以原子的化合價殼中必須有8個電子才能使所有電子成對。

八位位組規則不適用對於所有原子，過渡金屬及其後的元素存在一個亞軌道，可以容納10個電子，這意味著現在一個原子的化合價殼中可能有18個電子。儘管在化合價殼中有八個以上的電子，這仍允許存在金屬絡合物和硫酸根多原子離子等材料。

原子通常不需要8個電子即可穩定。

使用量子物理學及其原子和鍵的模型，我們可以定義4個量子數。 $ n $是主要量子數描述了電子殼，$ l $是方位數描述了軌道形狀，$ m $是磁數描述了軌道的退化，$ s $是自旋數描述了自旋。保利原理說，兩個電子（費米子）不能以相同（高能）態存在，而量子數描述了原子中電子的這種高能態。

還發現，$ n = 1，\ ldots，〜l = 0，\ ldots，n-1，〜m = -1，\ ldots，l，〜s = \ pm1 / 2 $。

另一條規則聲稱電子最好在

同時，我們獲得了佔據能量級的序列，如下所示：$$ \ rm 1s ^ 2，2s ^ 2，2p ^ 6，3s ^ 2，3p ^ 6，4s ^ 2，3d ^ {10}，4p ^ 6，5s ^ 2，4d ^ {10}，5p ^ 6，6s ^ 2 ，4f ^ {14}，5d ^ {10}，6p ^ 6，\ ldots $$，其中數字是主量子數，$ \ rm s，p，d，f $代表$ l = 0，1，2，上標3 $分別表示可用的$ m $和$ s $對的數量。

當$ n \ mathm s $之前的所有軌道被完全佔據（稀有氣體）且這些電子不以化學鍵相互作用。 $ n $最高的電子是價電子，它們可以形成化學鍵。它們在原子中的能量最高。例如，鋰電子配置可以寫為：\ begin {align} _3 \ ce {Li} &：\ mathrm {1s ^ 2 \ 2s ^ 1} \\ _3 \ ce {Li} &：[_2 \ ce {He }] \ \ mathrm {2s ^ 1} \ end {align}

現在要問的是，最常見的原子在$ \ rm s $和$ \ rm p $軌道中有價電子和8個電子可以填滿它們，這就是為什麼有“魔術8法則”的原因，因為只有4個原子不能穩定在8價構型中：

• 氫穩定在$ _0 \ ce {H ^ +} $或$ \ ce {_2H ^ {-} [_ 2He]} $配置中；
• 氦氣穩定在$ \ ce {_2He} $;
• 鋰穩定在$ \ ce {_3Li ^ {+} [_ 2He]} $中；
• 鈹穩定在$ \ ce {_4Be ^ {2 +} [_ 2He] } $;
• 硼穩定在$ \ ce {_5B ^ {3 +} [_ 2He]} $；
• 碳穩定在$ \ ce {_6C ^ {4 +} [ _2He]} $或$ \ ce {_6C ^ {4-} [_ {10} Ar]} $

根據DraggyWolf的評論中的問題，為什麼不是1個電子每個原子被認為是穩定的？

讓我們考慮相對於核心的能量電子在未被束縛時為零。如果質子（$ \ ce {H ^ +} $）接受電子，它們會形成氫並釋放$ 13.6〜\ rm eV $的能量（光子）。氫原子中電子的能量為$ -13.6〜\ rm eV。在氦氣的情況下，能量為$ -54.4 $和$ 24.6〜\ rm eV。$對於鋰，我們獲得的能量為$ -30〜\ rm eV $。 \ rm 1s ^ 2 $狀態和$ \ rm -5 eV $表示$ \ rm 2s ^ 1 $。

可以清楚地看到核心附近的核心電子鍵有多強並且忽略電子-電子排斥-具有全部正電荷的核被“定位”在比整個電子云小23,000-145,000倍的空間中。

我認為最重要的是指出一些細節，這些細節我認為在化學課上沒有得到足夠的重視，但是對於解決此類問題極為重要。

我的意思是為什麼不選擇7或5或10個電子？為什麼要特別是8？

我以前一直在這種情況下。我在問一個問題，我認為這是關於物質的基本性質的問題，但是我越探索，它似乎就沒有意義了。穩定係統所需的實際電子數不是我們真正要關心的問題。我們關心的問題是我們的理論是否可以預測這個數字。畢竟，在科學中，我們向自然界提出問題，自然界給我們答案。因此，在這種情況下，自然告訴了我們8個電子，因此答案就是8個電子。我認為這是一件事，物理方面比化學方面要強調得多。大自然是仲裁者。我們只是嘗試使仲裁員的決定合理化。

為什麼原子需要8個電子來穩定？

現在這是一個問題可以用理論來回答！可以用很多細節或一些細節來回答，但是我感覺到您要問一個問題，為什麼我們不只是繼續用更多的電子填充軌道？這基本上就是您對A.K.的回答所要問的，

您對能量的滿足表示什麼？原子如何知道它是否滿足？

這可能導致我們對班級上的化學專業學生最大的傷害：擬人化化學系統的習慣。討論系統的“需求”可以使您在初次學習時更容易理解，但是應該迅速放棄（氟化物只是愛電子！）。您的問題的答案是系統不知道它要什麼，這通常是一個非常好的問題！在研究量子糾纏之類的問題時，這類問題可能會非常有用。但是，就目前而言，簡單一些就足夠了。化學系統是動態的。它們通過與其他分子碰撞，振動，旋轉，吸收光子和發射光子並立即執行所有這些操作而及時改變！因此，對系統“大力滿足”意味著所有這些事情都已找到某種平衡。在任何給定的時刻，某個原子都有可能失去電子，而另一個原子會吸收它，這是完全有可能的，但是我們必須再次回到自然告訴我們的內容。自然界說，當我們有兩個原子飛來飛去，而其中一個原子有七個電子時，那個原子將從另一個物體中奪取電子。

但這不一定要保留給化學系統。在所有物理學中，我們觀察到系統趨向於最低能量狀態。這不是某些法律絕對規定的，而是一般規則。畢竟，我們可以找到不在其勢能面的全局最小值處的系統，但是如果可以忽略激活能，我們幾乎總會發現該系統處於其最低能量狀態。

您似乎暗示了自然正在探測這五個，七個和十個電子狀態，但是根本不會停留在那裡，因為那不是世界運轉的方式。從技術上講，系統趨於達到平衡（您必須使自己信服，因為證明它的數學方法可能會涉及到），因此當我找到一個有十個電子的原子時，系統中的力就失去了平衡。原子核中可能有八個正電荷，但是有十個帶負電荷的電子。因此，當周圍有七個電子時，系統很可能會帶走一個多餘的電子，因為這樣可以平衡力（在本例中也可以做到）。已經建立了某種平衡。這顯然是一個簡單的例子，但是您可以想像，如果您擁有Avogadro粒子數量的集合，那麼所有這些東西將交換它們的不平衡並保持平衡。再次觀察到這種平衡是低能量狀態。

結束語：

如果並且當您研究量子力學時，您會發現這些東西都是很自然地從那裡的理論框架中產生的。當您發現角動量已量化（並且電子可以具有零角動量）時，您自然會問這種揮舞著的電子物體是什麼樣的（例如95％的時間）。因此，您可以使用從理論中找到的方程式對此進行繪製，並且可以得出我們在化學課上學到的所有軌道。下一個問題導致您在這裡要問的是每個原子自然周圍具有的電子數以及這兩種情況下的相對穩定性。如果您真的想對這些問題感到滿意，請學習量子力學。否則，我們在這裡所說的就足夠了。總而言之，當您要么需要更深入地研究，並願意應對量子力學中的一些複雜概念，要么您需要放棄提出認識論問題，因為科學中對此類問題的答案“因為大自然是這樣的。”

我的2美分：正如其他人所指出的那樣，僅在n = 1、2和3時，穩定性才真正存在，除此之外，情況變得複雜（而且他只有2個電子，所以實際上我們只在談論氖和氬氣）。

這意味著所討論的軌道是：1s，2s，2p，3s和3p。對於這些軌道可能被多達18個電子佔據的情況，整個系統可以獲得能級。重要的是要記住，僅存在離散的能級。

得出結論，對於電子配置$ 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 $和$ 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p，兩個週期內的能量水平分別最小^ 6 $。

順便說一句，外殼中有8個電子。

對於其他問題：

原子的穩定化甚至意味著什麼？-在這種情況下，這意味著某些原子更有可能放棄或吸收其他電子，別無其他。它沒有描述類似開關的情況-“它是否穩定”，它只是說有些比其他的更穩定。

為什麼原子需要8個電子才能穩定？我的意思是為什麼不選擇7或5或10個電子？為什麼要特別是8？-已經回答了-不同的電子構型具有不同的穩定性。

原子會在沒有8個原子的情況下爆炸嗎？-否

為什麼它們需要8個電子？-他們嘗試之所以獲得它，是因為它們在這種配置下具有最大可能的穩定性（換句話說，就是最小的能量）。

八位位組規則過於復雜。

真正的答案是-對於許多與有機化學有關的原子，如果執行量子力學計算，則具有8個電子的殼是具有低能態的殼。

但是，八位位組規則不適用於其他類型的元素。

請原諒我的外行回答，我的專業不是化學或物理學，但我覺得這個問題比為什麼要問的更多。

為什麼原子需要8個電子才能穩定？我的意思是為什麼不選擇7或5或10個電子？為什麼要特別選擇8？

我懷疑這更多與力量均等這一事實有關。偶數。奇數表示電子不成對，表示電子不穩定。可以想像這就像是兩輛汽車均勻地相互推動，或者兩個同樣吸引的磁鐵。我不認為有人知道為什麼它是8，而不是6、4或2。

原子的穩定化甚至意味著什麼？

這意味著它們處於低能狀態。高能態是原子具有發生反應的電位的狀態。以鈉為例-引入水中後，它會劇烈反應並爆炸。這是因為以簡單的方式講，它在鈉和水之間轉移電子。當原子獲得8個電子時，就沒有更多的電子來獲得或失去（即，如果原子少於8個，則必須從某種其他材料中獲得更多的電子，而超過8個，它可能會失去一些電子-本質上是一種反應

因此，當我們說穩定已經發生時，我們實際上是在說原子通常不會發生反應。它已經變得穩定。

原子是否會在沒有8個原子的情況下破裂？

原子本身不會破裂，但是就像例如，鈉會。

編輯：不確定為什麼會投票。沒有反饋，沒有糾正。電子轉移會產生反應： https://en.wikipedia.org/wiki/Electron_transfer https://en.wikipedia.org/wiki/Redox