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原子結構和得失電子能力
第1章 原子結構 元素周期律
1. 了解原子核外電子的排布規律，能畫出1～ 20號元素原子的核外電子排布。
2. 了解原子的最外層電子排布與元素的原子得失電子能力和化合價的關系。
一、核外電子排布
1. 原子核外電子“運動”的特征
核外電子
運動空間
運動速率
測不準
具有“廣闊” 的運動空間
速 率 很 快，接 近 光 速
所處位置和運動速率不能同時準確測定
問題： 電子在原子內有“廣闊”的運動空間，在這“廣闊”的空間里，電子怎樣運動呢？有規律嗎？
1911年盧瑟福提出的原子結構模型：
原子由原子核和核外電子構成，原子核帶正電荷，位于原子的中心；帶負電荷的電子在原子核周圍的空間做高速運動
1913年，丹麥科學家玻爾根據氫原子光譜實驗提出行星軌道式的電子分層排布原子結構模型。
一、核外電子排布
2. 電子層的劃分
在含有多個電子的原子里，電子分別在能量不同的區域內運動。我們把不同的區域簡化為不連續的殼層，稱作電子層。
電子層模型示意圖
把這種電子層模型比擬為洋蔥式結構
電子層（n） 1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Q
一般總是先從能量低的排起，當一層充滿之后再填充下一層
離核由近到遠，電子能量由低到高
每個電子層最多可以容納多少個電子呢？
稀有氣體元素原子的電子排布
① 當K層為最外層時，最多能容納的電子數
是多少？
② 除了K層，其他各層為最外層時，最多能
容納的電子數是多少？
③ 次外層最多容納的電子數是多少？
④ 倒數第三層最多容納的電子數是多少？
⑤ 你能歸納出第n層最多能容納的電子數嗎？
【思考】下表是稀有氣體元素原子的電子層排布，從中你能發現什么規律？
① 當K層為最外層時，最多能容納的電子數
是多少？
【思考】下表是稀有氣體元素原子的電子層排布，從中你能發現什么規律？
稀有氣體元素原子的電子排布
K層為最外層時，最多能容納的電子數為2個
稀有氣體元素原子的電子排布
② 除了K層，其他各層為最外層時，最多能
容納的電子數是多少？
【思考】下表是稀有氣體元素原子的電子層排布，從中你能發現什么規律？
其他各層為最外層時，最多容納電子數為8個
稀有氣體元素原子的電子排布
③ 次外層最多容納的電子數是多少？
④ 倒數第三層最多容納的電子數是多少？
【思考】下表是稀有氣體元素原子的電子層排布，從中你能發現什么規律？
次外層最多能容納電子數為18個
倒數第三層最多容納的電子數為32個
稀有氣體元素原子的電子排布
⑤ 你能歸納出第n層最多能容納的電子數嗎？
【思考】下表是稀有氣體元素原子的電子層排布，從中你能發現什么規律？
2×12、2×22、2×32、2×42......
原子核外每一層最多能容納的電子數為2n2
一、核外電子排布
3. 核外電子排布的一般規律
能量規律
核外電子總是盡可能先排布在能量最低的電子層上
然后由內向外依次排布在能量較高的電子層上
數量規律
每層最多容納2n2個電子
最外層不能超過8個電子(第一層為最外層時不超過2個)
次外層不能超過18個電子,倒數第三層不能超過32個電子
【注意】這些規律是相互聯系，相互制約，不可分割。
4. 原子結構示意圖
元素符號
原子核
核內質子數
M層電子數
電子層
鈉原子的原子結構示意圖
根據鈉原子和氯原子的原子結構示意圖，你能否寫出鈉離子和氯離子得結構示意圖？
遷移：試寫出離子結構示意圖
+
-
失去最外層電子
最外層得1個電子
方法導引
離子結構示意圖與原子結構示意圖寫法相同，只是因為原子在形成離子時，會失去最外層電子或最外層得到電子，因此核內質子數不等于核外電子數。
1.在第n電子層中，當它作為原子的最外層時，其最多容納的電子數與第（n-1）層相同；當它作為原子的次外層時，其最多容納的電子數比（n-1）層多10個。則對此電子層的判斷正確的是（ ）
A. 必為K層 B. 必為L層 C. 必為M層 D. 可為任意層
2.下列微粒的結構示意圖中表示陰離子的是（ ）
C
D
從原子結構示意圖中你能獲取哪些信息？
二、元素性質與原子結構的關系
1. 原子結構與元素性質的關系
(1) 稀有氣體元素：原子最外層電子數為8(He為2)，原子結構穩定，原子既
不容易獲得電子，也不容易失去電子
(2) 金屬元素原子最外層電子數一般小于4，原子較易失去電子形成陽離子。
(3) 非金屬元素原子最外層電子數一般大于或等于4，原子較易獲得電子形成
陰離子。
二、元素性質與原子結構的關系
1. 原子結構與元素性質的關系
2. 原子結構與元素化合價的關系
(1) 稀有氣體元素原子結構為穩定結構，常見化合價為0。
(3) 非金屬元素易得到電子達到穩定結構，其最低負價為m-8(H為m-2)。
(2) 金屬元素易失去最外層電子達到穩定結構，其最高正價為+m (m
為該元素最外層電子數)。
元素性質與原子的最外層電子數密切相關
元素的化合價與原子的電子層結構，特別是最外層電子數有關
C
3.元素X的原子失去1個電子,元素Y的原子得到2個電子后,它們的電子層結構和氬原子相同,則X和Y兩種元素組成的化合物的化學式是(　　)
A. XY3　 B. Y2X　　 C. X2Y　　 D. XY
拓展視野——認識核外電子的運動
電子及其微小，即使使用最先進的掃描隧道顯微鏡，也只能觀察到原子，而觀察不到比原子小得多的電子。一個多世紀以來，科學家主要采用原子光譜和建立模型的方法對核外電子的運動進行研究。其中，玻爾原子模型和電子云模型對人們認識核外電子的運動起到了極大的促進作用。
1913年，玻爾在核式原子模型的基礎上提出了新的原子模型：核外電子處在一定的軌道上繞核運行，在不同軌道上運動的電子具有不同的能量且能量是量子化的；當電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，會輻射或吸收一定的能量；等等。現代物質結構理論保留了玻爾原子模型合理的部分，并在此基礎上進一步發展。
宏觀物體的運動都有一定的軌跡，如人造衛星按一定的軌道圍繞地球運行，而在原子核外運動的電子并不遵循宏觀物體的運動規律。人們不可能同時準確地測定電子在某一時刻所處的位置和運動速度，也不能描畫出它們的運動軌跡，而只能描述電子在原子核外空間某處單位體積內出現的概率大小。
拓展視野——認識核外電子的運動
單位體積內小黑點的疏密程度表示電子在核外空間某處出現的概率大小。
小黑點越密，電子出現的概率越大；
小黑點越疏，電子出現的概率越小。
拓展視野：了解電子云模型
三、原子結構與元素原子得失電子能力
活動·探究
1. 預測鈉、鎂兩種元素原子的得失電子能力強弱，并從原子結構的角度說明理由。
2. 預測鈉、鉀兩種元素原子的得失電子能力強弱，并從原子結構的角度說明理由。
鈉大于鎂：鈉和鎂最外層均為L層，鎂原子核電荷數大，對最外層電子吸引力更強，不易失去
鈉小于鉀
鈉和鉀最外層電子數相同，但鉀的最外層為N層，離原子核較遠，原子核對最外層電子吸引力弱，易失去
【實驗1】鈉、鎂與水反應
【實驗1】鈉、鉀與水反應
觀看實驗視頻并記錄現象
元素 Na Mg K
實驗現象
反應方程式
結論 實驗現象及結論
鈉浮在水面上,熔成一個閃亮的小球,小球向四周移動,發出“嘶嘶”的響聲,酚酞變紅 。
鎂片幾乎沒有變化,鎂片上出現淺紅色，加熱時,鎂片上有氣泡冒出,酚酞溶液變紅
鉀與水立即劇烈反應,放出的熱使鉀立即燃燒起來,酚酞溶液變紅
與水反應的劇烈程度: K > Na> Mg
Mg+2H2O
Mg(OH)2+H2↑
2K+2H2O=2KOH+H2↑
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
1. 你對以上兩組元素原子失電子能力強弱的預測正確嗎？你從原子結構的角度對
它們失電子能力強弱的解釋是否合理？哪些證據支持了你的預測和解釋？
2. 通過前面的學習，你已經可以從質子數、中子數、核電荷數、核外電子數、最
外層電子數、電子層數等方面描述原子的結構了，它們是否會影響元素原子失
電子能力的強弱？如果會，如何影響？如果不會，說明理由。
中子不帶電，對原子得失電子能力強弱沒有影響；
質子帶正電，原子核內質子數越多對最外層電子吸引力越強，當電子層數相同時，核電荷數越大對外層電子吸引力就越大，原子越不易失電子；
最外層電子數相同時，電子層數越多，最外層電子離原子核越遠，越容易失去。
鉀與水反應比鈉與水反應劇烈
鈉與水易反應，鎂與水在常溫下不易反應
3. 請根據以上討論來分析說明硫、氯兩元素中哪種元素原子的得電子能力強。
氯和硫電子層數相同，氯的核電荷數大，對最外層電子的吸引力強，更易得電子
4. 如何用圖示的方式描述原子結構對元素原子得失電子能力的影響？
比較元素原子失電子能力
在多數情況下，可以通過比較元素的單質與水（或酸）反應置換出氫氣的難易程度來判斷元素原子失電子能力的強弱。
元素的金屬性與非金屬性
元素的金屬性、非金屬性分別與元素原子的失電子能力和得電子能力相對應
(1) 分析預測：鈉原子與鎂原子的電子層數相同，鈉原子的核電荷數比鎂小，
鈉原子最外層電子離核比鎂遠，更容易失去最外層電子，鈉元素的金屬性
比鎂強。
(2) 比較方法：元素的單質與水(或酸)反應置換出氫氣的難易程度。
(3) 實驗探究：單質和水的反應
(4) 實驗結論：鈉與水反應比鎂與水反應劇烈，鈉原子比鎂原子容易失去電子，
鈉元素的金屬性比鎂元素強。
原子結構與元素性質
原子結構示意圖
核外電子排布
元素原子得失電子能力與原子結構的關系
分層排布
由低能到高能排布
每層最多容納的電子數為2n2

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