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ほかの人の回答とか見てる限り
貴方は最大収容数を勘違いしてるのでは？
電子の最大収容数はその殻(KとかLとか)に収容できる限界の収容数であって全体の収容数ではないです。
だから例えばAr(18)を考えます。
電子は陽子と基本1:1に対応しますから電子の数は18です。
これが電子殻に入っていくのに
K殻は内側から数えて最初ですので最大で電子がその殻に2×1^2=2個はいります。
L殻には数えて2番目ですので最大で電子が2×2^2=8個はいります。
M殻に最大で電子がは2×3^2=18個はいります。
電子はエネルギーが小さい(内側の方が小さい)方から入っていくので(電子は少ない労力で済む方から入りたがるので)
Kに2個はいります。(残りは16個)
Lに8個はいります。(残り8個)
Mに8個はいります。(残り0)
なるほど。殻1つの最大数だということはわかりました。
ではカリウム、カルシウムは内側から入っていくならM殻に18個入ってからN殻に移動するんじゃないんですか？
K,Caの電子配置をきっちりと正確に説明をするためには量子力学のシュレディンガー方程式を説明しなければならないのですがここで話すにはちょっと...という感じのでめっちゃ噛み砕いて説明します。(化学科行こうとしてたり興味があったら調べることをお勧めします。)
シュレディンガー方程式を解いた結果電子は原子核の周りを雲のように存在してることが分かりました。
存在している場所は確率的にしか分からなくて、存在してる確率が高い空間を軌道と名付けました。
こっからは教科書にもおまけ程度に書いてるのですが、
その軌道にs軌道,p軌道,d軌道,f軌道と名付けました。(どういう形の軌道かはググッたら出てきます。)
電子殻というのはこの軌道の集合体で、
それぞれの軌道は順に2個/6個/10個/14個の電子が収容できます。
調べたら電子配置の殻には
Kにはs軌道が1つ(1s軌道といいます)
Lにはs1つp1つ(2s軌道、2p軌道といいます)
Mにはs1つp1つd1つ(3s,3p,3d軌道といいます)
N殻にはs1つp1つd1つf1つ(4s,4p...)
の軌道をそれぞれの殻が保有していることが上の方程式から分かりました
エネルギーはまたですが、上の方程式から分かるのですが
1s<2s<2p<3s<3p<'''4s<3d'''<4p...となります。
(左へいけばいくほどエネルギーが小さい)
ですので
Hは1番エネルギーが1番小さい1sに電子が１個はいります。He(原子番号3)は1sに電子が2つ入りLiの電子は1sに2個電子を入れたあとは次にエネルギーが小さい2sに１個入れ
これをどんどんやっていくとArは原子番号18ですが
1sに2個
2sに2個
2pに6個
3sに2個
3pに6個
と電子が入っています。
次にArの原子番号の次はカリウムですがカリウムの原子核を想定した時にArの電子配置に電子を1つ足したいのですが原子は少しのエネルギーで軌道に乗りたい移動したいのですが、1sから3pまでは全て埋まってるので1sから3pまでの軌道自体は全てエネルギー的にとても安定で、どの電子も軌道から外れるにはエネルギーがめちゃくちゃ必要です。(放射線とか熱とか)
なので仕方ないのでまだ何も入っていない軌道に入るのですが3dに入るより4sに入った方がエネルギーは少なくて済むので4sにはいります。
4s軌道はN殻のものですので軌道ではなく殻で見るとN殻に電子がはいります。
Caも同様に4s軌道部分に電子が2つはいります。
極論をいうと19個目,20個目の電子が3pに入るより4sに入る方がエネルギー(労力)が少なく済むんです。
こういう理屈でN殻にはいります。
余談ですが電子の本来あるべき軌道が無理やり熱エネルギーにより変えられた時軌道に入りきれなかった余分なエネルギーが行き場をなくし光エネルギーに変化します。
これが炎色反応です。花火は電子の軌道が変わり行き場を失くしたエネルギーによって光って見えます。
結構難しいしめちゃくちゃ大学の内容だったりするのでなんかあったら返信ください。極力頑張ります
軌道の理論が分かると特に有機化学の分野で有利になるのでもしやるのであれば理解をした方が個人的にはいいと思います。
色々とミスってますね
Hは1番エネルギーが1番
と書いてますが1番エネルギーが小さいに訂正してください
Heは原子番号は2ですすいません
内容は難しかったですがありがとうございます！
カリウム、カルシウムは特別なんですね。
親切に最後まで答えてくれて本当にありがとうございます🙇♀️
あと最大の収容数ですので例えばM殻でも最大で入る数は18ですが
別に最大で18だからってどの原子もM殻に18個入ってるわけが無いです
(定員1000人の電車だからといって常に1000人入ってるわけないでしょ？)