化合物的形成与原子稳定性

本页只讲一条中四内容标准：化合物的形成与原子稳定性。这是整章化学键的基础，因为你之后遇到的每一种键，离子键、共价键、配位键与氢键，都因同一个原因而存在：原子被驱使去达到稳定的电子排布。

现在把这个观念弄清楚，本章其余部分就会容易按照评分方案的要求来解释得多。

为什么惰性气体是稳定的标杆

第 18 族的惰性气体，氦、氖、氩等，以不活泼著称。它们不容易形成化合物，因为最外壳层已经满了：氦的第一壳层满有 2 个电子（一个双电子），其余的最外壳层有 8 个电子（一个八隅体）。

满的最外壳层是能量低、稳定的排布，这正是这些元素几乎没有反应倾向的原因。

其他每一种原子起始时最外壳层都不完整，所以相对不稳定、倾向于反应。当原子反应并成键时，它们会重新安排最外层电子，直到每个原子都达到惰性气体的排布。

这是本章最重要的一个观念。

双电子规则与八隅体规则

课程标准期望你使用两条简单的规则：

• 双电子规则：很小的原子当最外壳层容纳 2 个电子时变稳定，与氦相同。氢、锂、铍遵守双电子规则。
• 八隅体规则：大多数其他原子当最外壳层容纳 8 个电子时变稳定，与氖或氩相同。

一个原子可以通过三种方式之一达到这种稳定排布：失去电子、得到电子，或与另一个原子共用电子。

失去、得到或共用电子

原子是失、是得还是共用，取决于它拥有多少价电子：

• 金属的价电子少（1、2 或 3 个）。对它们来说，失去这些电子、露出满的内壳层比较容易。失去电子生成正离子（阳离子）。
• 非金属的价电子多（5、6 或 7 个）。对它们来说，得到电子来补满八隅体比较容易。得到电子生成负离子（阴离子）。
• 当两个非金属相遇时，谁都不愿交出电子，于是两者改为共用电子。共用的电子对让两个原子能同时把最外壳层算作满的。

电子由金属转移到非金属生成离子键；非金属之间共用电子生成共价键。两条路径存在的目的相同，让每个原子都得到像惰性气体那样稳定的排布。

由于成键后的排布比分开的原子能量更低，成键时会放出能量，化合物比它来源的元素更稳定。

例题

题目。 钠的电子排布为 2.8.1，氯的排布为 2.8.7。

请从电子排布的角度解释，当氯化钠形成时，一个钠原子和一个氯原子各自如何达到稳定排布。

第一步，看每个原子的最外壳层。 钠（2.8.1）有 1 个价电子；氯（2.8.7）有 7 个价电子。

两者都没有满的最外壳层，所以单独时都不稳定。

第二步，判断各自更容易的途径。 钠只有 1 个外层电子，所以失去它比得到 7 个容易。

氯有 7 个外层电子，所以得到 1 个比失去 7 个容易。

第三步，转移电子。 钠原子把它那一个价电子转移给氯原子。

第四步，检查新的排布。 钠变成 Na⁺，排布为 2.8（一个八隅体，像氖）。

氯变成 Cl⁻，排布为 2.8.8（一个八隅体，像氩）。

答案。 钠失去 1 个电子形成 Na⁺（2.8），氯得到那个电子形成 Cl⁻（2.8.8）。

两个离子现在都有像惰性气体那样稳定的八隅体排布，这就是氯化钠这一化合物得以形成并稳定的原因。

练习题

题目。 镁的电子排布为 2.8.2，氧的排布为 2.6。

请解释当氧化镁形成时，每个原子如何达到稳定的电子排布，并给出所生成每个离子的排布。

答案。 镁有 2 个价电子，所以它失去这两个，形成 Mg²⁺，排布为 2.8（像氖的八隅体）。氧有 6 个价电子，所以它得到 2 个，形成 O²⁻，排布为 2.8（同样是八隅体）。镁失去的两个电子恰好就是氧得到的两个，所以两个离子都达到稳定的八隅体，生成氧化镁（MgO）。

考试提示

当题目要你解释原子如何变稳定时，一定要写出反应前后的电子排布（例如 2.8.1 → 2.8），并说出转移、得到或共用了多少个电子。要清楚指出原子达到了像惰性气体那样的双电子或八隅体，「双电子」与「八隅体」这两个词正是评分方案所看重的。

不要只写「它变稳定了」；要显示有多少个电子移动，以及得到哪一种稳定排布。记住这个捷径：价电子为 1–3 个的金属会失去它们，价电子为 5–7 个的非金属会得到或共用。

本节定位

本条标准是整章**化学键**的入口。一旦你能解释原子为什么成键，接下来的标准只是说明怎么成键：电子转移给出离子键，电子共用给出共价键。

请用**复习笔记巩固电子排布的推理，用例题**操练「解释稳定性」这类答案。在我们的在线一对一 SPM化学课上，以英文授课，每小时 RM50 起，我们的老师会确保你反应前后的电子排布正确，并且始终说出所达到的惰性气体构型，而这正是本条标准在 SPM化学 里拿满分的所在。

快速回顾

• 惰性气体稳定，是因为最外壳层满了（双电子 2 个或八隅体 8 个）。
• 其他原子成键，是为了达到惰性气体的排布。
• 金属失去电子（形成阳离子）；非金属得到或共用电子。
• 电子转移 → 离子键；电子共用 → 共价键。
• 成键后的化合物比分开的原子能量更低、更稳定。