前 20 号元素的核外电子分层排布Electron Shells of the First 20 Elements

电子住在哪一层？

1.3.6 节为了讲离子，已经先用过电子分层排布的几条结论：钠原子的 11 个电子排成 2、8、1，最外层排满 8 个是相对稳定结构，所以钠容易失去 1 个电子。可是为什么是 2、8、1，而不是 3、8 或者 11？这一课把规则补完整：把前 20 号元素的电子排布系统地排一遍，并学会课本上画原子结构的方法。

核外电子分层排布

原子核外的电子是分层运动的。能量低的电子在离核近的区域运动，能量高的电子在离核远的区域运动。科学家把这些区域叫做电子层electron shell，从里到外依次是第一层、第二层、第三层……

前 20 号元素的核外电子按下面的规律排布：

• 电子先排在能量低的内层，排满了才排外面一层；
• 第一层最多排 2 个电子，第二层最多排 8 个电子；
• 最外层最多排 8 个电子（只有一层时最多 2 个）。

最后一条解释了钾为什么是 2、8、8、1：第三层排了 8 个以后，如果再排第 9 个，最外层就超过 8 个了，所以第 19 个电子只能排到第四层。

原子结构示意图

课本上用原子结构示意图atomic structure diagram表示核外电子的排布，下面是钠、氯、氖三种原子：

以钠原子为例：

• 小圆圈表示原子核，圈内的 +11 表示核电荷数（质子数）为 11；
• 弧线表示电子层，从里到外依次是第一、二、三层；
• 弧线上的数字表示该层的电子数：2、8、1。

选一种元素，把它的电子一个一个地排上去。故意违反一次规则，看看会发生什么：

最外层电子数决定化学性质

排好以后再看最外层，就能明白 1.3.6 节的规律：

离子也可以画结构示意图。钠原子失去最外层的 1 个电子，变成钠离子；氯原子得到 1 个电子，变成氯离子。圈内的核电荷数不变，变的只是核外电子：

判断一个粒子是原子还是离子，比较质子数（核电荷数）和核外电子数：

• 质子数 = 电子数：原子；
• 质子数 > 电子数：阳离子；
• 质子数 < 电子数：阴离子。

例题 1：画出原子结构示意图

画出 17 号元素的原子结构示意图，并判断它在化学反应中的倾向。

例题 2：原子还是离子？

下面三个粒子的结构示意图中，哪个是原子，哪个是阳离子，哪个是阴离子？

常见误区

即时小测

小结

• 核外电子分层排布：先排内层，第一层最多 2 个，第二层最多 8 个，最外层最多 8 个（只有一层时最多 2 个）。
• 原子结构示意图：圆圈和圈内的 +Z 表示原子核和核电荷数，弧线表示电子层，弧线上的数字是该层的电子数。
• 最外层 8 个（氦 2 个）是相对稳定结构；金属原子易失电子成阳离子，非金属原子易得电子成阴离子。质子数和电子数相等的是原子，不相等的是离子。