这是电子亚层轨道决定的.
经典物理认为：电子在核外排布成层,也就是所谓的原子的行星模型.根据电子能量的不同,电子离核的距离也不同,电子能量越大,离核越远.由此形成了K、L、M、N、O、P、Q……这也是周期表中7个周期的来历.只有1个电子层是一周期元素,2个电子层的是二周期元素……依次类推.
但是,电子的能量也分有很多种,动能、势能……具体下来有转动动能、平动动能等,简单的说,电子除了绕核公转外,还要绕自己本身自转,就像地球一样.自转也会有能量,核物理中称为自旋.除了粒子自旋外,其所在轨道也有自旋,耦合之后会出现一些很复杂的现象.总之,如果你上化学竞赛的话,老师会给你仔细讲解这部分内容的,打很难打出来,你上网查也可以.电子因为这些有4个量子数：主量子数n、角量子数l、磁量子数m,自旋量子数ms.
这些都是能量相关的,几种不同能量的交叠,导致了一个现象：就是比如第5层的电子不一定就在第4层的外面,这个现象类似于冥王星,虽然它离太阳最远,但是因为它的轨道偏离其它8大行星所在轨道平面（相当于轨道自旋）,所以,很大部分时间里,冥王星实际距日距离比海王星还近,也就是说有一段时间实际上海王星会旋转到冥王星外面.
对应原子物理学中的电子,电子就有s电子(角量子数l=0,轨道圆形)、p电子(角量子数l=1,轨道无柄哑铃形)、d电子、f电子……
实际上因此的能量排布就有了变化：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p…当电子受到原子核的吸引进驻1s轨道开始,直到7p轨道排满,原子核所在空间就已经被118个电子紧紧包围.换句话说,此时的这个原子核就是118号元素Uuo.
仔细看你就会发现,1s(一周期元素),2s、2p(二周期元素),3s、3p(三周期元素),4s、4p(四周期元素),5s、5p(五周期元素),6s、6p(六周期元素),7s、7p(七周期元素),每一个壳层都是以sp收尾(一周期例外,所以一周期的氢和氦是2个电子为稳定结构),而d、f的出现,都会在其前面间有更外一层的s电子.换句话说,每一周期的元素,最终,最外层电子必须是s电子或者是p电子.——这是角量子数的原因,暂时记作因素①.
再看一个空间量子数m(也就是磁量子数,它是角量子数的空间投影.)对于s电子,l=0,m=0(值有1个,也就是说它只有一个空间投影)；p电子,l=1,m=-1,0,1(值有3个,也就是说p轨道实际上在空间有3层投影,简单说来,同一个主轨道中,p轨道实际上有3根.p轨道算亚层轨道.)；d电子,l=2,m=-2,-1,0,1,2(值有5个,也就是说有5根d轨道.)……由此,结合①,我们知道,除了一周期外(一周期只有1s轨道,一根主轨道,不分层,可以认为没有亚层轨道.),其余的周期元素都是s、p结尾,最多在最外层有1s+3p,4根亚层轨道.这是磁量子数作用的结果,记作因素②.
最后一个自旋量子数ms,自旋只有两个方向,要么顺时针,要么逆时针,而在同一根亚层轨道里,仅能容纳两个自旋相反的电子.原因http://zhidao.baidu.com/question/67950762.html,http://zhidao.baidu.com/question/66459846.html,要解释这个现象,首先,发挥你睿智的想象力,把电子首先想成一个带负电的金属球,而且这个球还在自转.金属球围绕着自己的一条对称轴逆时针方向转动,负电荷在球的表面将形成一股顺时针方向的电流.当两个这样的金属球靠拢时,它们彼此之间除了受到库仑排斥力（同种电荷互相排斥）外,还将受到这个“电流”所引起的安培力影响.当两个球自转方向相同的时候,在内侧切向上的电流方向是“↓↑”相反的,根据左手定则可以判断出两个球受到的力是一个排斥力.而两球自转方向相反的时候,内侧切向上的电流方向是“↓↓”相同的,同理可以知道,这种情况下的两个球受到的力是吸引力.关于这点,不信的话可以自己拿两根平行的导线通电之后做做实验,看看是不是“同向相吸,异向相斥”.另外,还得说在自然界普遍存在的一个原理——能量最低原理!何为“能量最低”,意思就是说自然界中的物体始终有一个对外释放能量的趋势,以保持自身能量最低.——这可以作为第③个因素,也就是每个亚层轨道容纳2个电子.
综上所述：2×4=8.4是4个亚层轨道.最外层只能排到8个电子
这是由原子核外电子排列的所遵循的能量最低原理决定的.在各层中,离原子核远,电子的能量越大,电子都首先排满能量低的运行轨道,这样排列到到最外层时,能量最低的轨道只有八个,如果电子多于八个,还有比此能量要求低的轨道（同一层也因轨道不同而能量不同）可以排布电子.因此,就造成了最外层电子最多只能有八个
8电子是稳定结构,太多或太少都会不稳定