在学习化学中，我们可能会遇到一些问题，比如有些元素的电子分布似乎与规律不一致。
铁元素就是其中之一，其第三层电子数量为14个，而不是符合规律的18个电子。那么，为什么铁原子第三层14个电子不是18个呢？
原子结构简述
在回答这个问题之前，我们需要先了解一些有关原子结构的基本知识。原子由质子、中子和电子组成。质子和中子集中在原子核中，而电子则绕着原子核运动。
每个原子都有一个唯一的原子序数，它表示原子核中质子的数量，也就是元素周期表中元素的位置。原子中的电子分布在一系列能级中，从离原子核最近的第一能级开始，依次排列到最远离核的第七能级。
原子的填充顺序
根据化学原理，当电子填充能级时，它们会尽可能的填满最低的能级。每个能级最多能容纳一定数量的电子，这个数量由以下公式给出：2n2，其中n是能级的编号。
因此，第一能级最多只能容纳2个电子，因为它的编号n等于1；第二能级能容纳8个电子，因为它的编号n等于2；依此类推。
当填充电子时，按照能级从低到高的顺序依次填充。每个能级都有一个填充顺序，最佳填充顺序是：s，p，d，f。这个顺序表明了电子应该先填充到s轨道中，然后是p、d和f轨道。每个轨道都有一定数目的电子，它们定义了元素在元素周期表中的位置，以及元素的化学特性。
铁元素的原子结构
对于铁元素来说，它的原子序数为26，因此铁原子中有26个质子和26个电子。这些电子会按照能级循序填充，首先填充第一能级，接着是第二能级，最后是第三能级。每个能级可以容纳的电子数量与前面所述一致，分别是2、8和18个。
原子层级与电子填充数量
虽然规律是填充能级从低到高的顺序，但是在某些情况下，能级的填充顺序可能略微改变。这是由于原子的内层电子和外层电子的相互作用，以及电子互相之间的相互作用。
铁原子的第三层电子是一个特例，它的数字不是18个。造成这种情况的原因可能是由于电子互相之间的相互作用非常复杂，所以第三能级上43、44、45和46个电子分别填充到了3d轨道和4s轨道中。
在能级3d中，我们可以容纳10个电子，即2个电子填入3d的s轨道中，其余8个电子填入3d的p轨道中。在这里，铁原子已经填充了全部10个3d轨道的电子，这部分是符合规律的。
接下来，铁原子需要填充第四能级的电子，该能级有s、p和d等轨道，总共可以容纳32个电子。对于铁原子来说，它的第四能级只有一颗4s电子是未被填充的，其余32个均已填充完毕。
为了更清晰地解释这一点，让我们看一下铁元素的电子填充图：
从图中可以看出，电子在填充过程中，未按照规律填充全部可被吸收电子的d轨道，而是先将一个4s电子放入该层，然后再尽可能填充3d轨道。
结论
因此，铁元素第三层14个电子的原因在于，电子相互作用比按照规律填充更为复杂。这部分电子填充方式与填充至最低能级不同，可能取决于各种因素，包括电子互相之间的吸引力、能级的相对能量和电子的自旋。
虽然铁原子第三层电子数量不符合规律，但它不影响铁元素的化学活性和钢铁等合金的性能。事实上，通过混合不同元素的原子来形成合金会导致许多不符合规律的电子填充。
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