电子排布图显示一个原子的电子怎样分布在各个电子层上。它是一项小技能,回报却很大,因为它是物质与原子结构的根基,解释了元素在元素周期表里的位置,也是化学键的起点。
一旦你掌握了规则,前二十种元素里任何一个的图,你都能在一分钟内画好。
这张图代表什么
一个原子有一个极小的中心原子核,里面装着质子和中子,外面被电子包围,这些电子占据着距离越来越远的电子层(能级)。画图时,我们把原子核画成中心的一个小圆,通常标上质子数和核子数,把电子层画成围绕它的同心圆。
电子以点或叉的形式落在电子层上。
必须牢记的关键事实:
- 在中性原子里,电子数 = 质子数 = 质子数目。
- 电子先填最内层,再填下一层,依此类推。
- 每层的最大容量(对前20种元素而言)是:第一层2个、第二层8个、第三层8个。
分步方法
- 从周期表查出质子数,它等于要放的电子数。
- 填第一层,最多2个电子。
- 填第二层,最多8个。
- 填第三层,最多8个,剩下的电子放进第四层。
- 写出排布,用点隔开的数字,例如2.8.1。
- 画出来:原子核在中心,每个填了电子的层画一个圆,每层放对数目的电子,间距排整齐。
例题
钠(质子数11)。 放11个电子:第一层2个、第二层8个、第三层剩1个。
排布是 2.8.1。图是三个圆,分别有2、8、1个电子。
氯(质子数17)。 放17个电子:2,再8,再7。
排布是 2.8.7。
钙(质子数20)。 放20个电子:2、8、8,再在第四层放2个。
排布是 2.8.8.2。
氧(质子数8)。 放8个电子:2,再6。
排布是 2.6。
留意这个规律:在往外走之前,你绝不会把内层填过头。如果你发现自己写出2.10,或第一层写了9,那就是破坏了一条规则。
从你的图读出周期表
这张图一眼就告诉你两件事:
- 填了电子的层数 = 周期,也就是元素所在的横行。钠(2.8.1)有三层,所以它在第3周期。
- 最外层的电子数 = 价电子数,它决定了族(对第1、2族和第13–18族而言)。钠有1个价电子,所以在第1族;氯有7个,所以在第17族。
这就是为什么电子排布和周期表其实是同一个课题。练习时,你可以对着SPM周期表核对任何元素的排布。
画离子,而不只是原子
离子是学生白白丢分的地方,所以在这里放慢。当一个原子形成离子时,它会得到或失去电子,你必须按新的电子数重画电子层。
- 金属失去电子。 钠,2.8.1,失去它唯一的外层电子变成 Na⁺,也就是 2.8。最外层从图里消失。镁,2.8.2,失去两个变成 Mg²⁺,也是 2.8。
- 非金属得到电子。 氯,2.8.7,得到一个变成 Cl⁻,也就是 2.8.8。氧,2.6,得到两个变成 O²⁻,也就是 2.8。
有两个拿分的习惯:把电荷写清楚(Na⁺、O²⁻);画成键图时,用点表示一种元素、用叉表示另一种,显示哪些电子来自哪个原子。画离子时,原子核和它的质子数不改变,只有电子改变。
这正是离子的全部含义。
要避免的常见错误
- 把第一层填过头(它只装2个)或第二层填过头(只装8个)。
- 忘了质子数决定电子数,然后数错。
- 把离子画成和原子一样多的电子,离子的重点就是这个数目变了。
- 漏掉离子上的电荷,或把得电子和失电子搞混(金属失、非金属得)。
练到成为本能
电子排布是最快能掌握的课题之一,因为规则从不改变,而且只有二十个原子可练。每天画几个,把排布念出声,然后在核对前先预测周期和族。
等原子做起来觉得容易了,就进阶到离子和化学键的简单成键图。如果电子层填充或离子电荷老是把你绊住,那是跟老师很快能解决的事,我们的在线一对一课程以英文进行,每小时RM50起,附一节付费的一小时试课;如果你想让你的图对着考试措辞来检查,看看课程怎样进行。
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