化学反应发生在最外层
钠原子有 11 个电子，可是它和氯气反应时，只有最外面的 1 个电子参与；内层的 10 个电子安安稳稳，不受影响。决定元素化学性质的，主要是最外层的电子。
价电子
参与化学反应、决定元素化学性质的电子叫做价电子valence electrons。对主族元素来说，价电子就是最外能层的 s 和 p 电子：
| 元素 | 电子排布式 | 价电子排布 | 价电子数 |
|---|---|---|---|
| Na | [Ne]3s¹ | 3s¹ | 1 |
| Al | [Ne]3s²3p¹ | 3s²3p¹ | 3 |
| Cl | [Ne]3s²3p⁵ | 3s²3p⁵ | 7 |
| Br | [Ar]3d¹⁰4s²4p⁵ | 4s²4p⁵ | 7 |
溴的 3d¹⁰ 虽然排在 4s 之后，却属于第 3 能层，已经填满，不是价电子。主族元素的价电子数等于主族序数（1.4.5 节）。过渡元素的价电子还包括次外层的 d 电子，例如铁的价层电子排布是 3d⁶4s²。
电子式
在元素符号周围用小黑点（或 ×）表示原子的价电子，这样的式子叫做电子式Lewis dot symbol。习惯的画法是：在符号的上、右、下、左四边先各放一个点，四边都有了再成对。第 2 周期元素的原子：
同一主族元素的电子式，点的个数相同，这正是它们化学性质相似的原因。
八隅规则和离子的电子式
稀有气体的最外层有 8 个电子（氦是 2 个），非常稳定。其他主族元素的原子在化学反应中，往往通过失去、得到或共用电子，使最外层也达到 8 个电子，这叫做八隅规则octet rule。
- 金属原子失去全部价电子，形成阳离子，露出的内层就是 8 个电子。阳离子的电子式就是它的离子符号，如 Na⁺、Mg²⁺。
- 非金属原子得到电子，使最外层达到 8 个，形成阴离子。阴离子的电子式要画出 8 个点，加上方括号，并在右上角标出电荷：
形成离子后，它们的电子排布和某种稀有气体相同：Na⁺、Mg²⁺、O²⁻ 都和氖一样，是 1s²2s²2p⁶；Cl⁻ 和氩一样。
选一种元素，点符号的四边放价电子；画对了，再看它形成的离子：
点符号的上、右、下、左四边，每边最多放两个点。
例题 1：氮和镁
写出氮原子、镁原子以及它们形成的离子的电子式。
-
先找价电子数。 电子式只画最外层电子。氮 [He]2s²2p³，5 个价电子；镁 [Ne]3s²，2 个价电子。
-
氮原子。 5 个点：先在元素符号四边各放一个，第 5 个再和其中一个配成一对。
-
镁原子。 2 个点：符号两边各一个。
-
它们形成的离子。 氮得到 3 个电子，达到 8 电子稳定结构，形成 N³⁻：画 8 个点、加方括号、右上角标 3−。镁失去 2 个最外层电子，形成 Mg²⁺：最外层没有电子了，电子式就写 Mg²⁺。
-
想一想。 两种离子结合时，正负电荷总数要相等：
3 个 Mg²⁺ 配 2 个 N³⁻，得到氮化镁 Mg₃N₂。
例题 2：和氖的电子排布相同的粒子
在 O²⁻、F⁻、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、K⁺、Cl⁻ 中，哪些和氖原子的电子排布相同？
-
方法。 电子数 = 原子序数 − 离子的电荷数（阴离子的电荷是负的，相当于加上）。氖有 10 个电子。
-
逐个数电子。
粒子 电子数 O²⁻ 8 + 2 = 10 F⁻ 9 + 1 = 10 Na⁺ 11 − 1 = 10 Mg²⁺ 12 − 2 = 10 Al³⁺ 13 − 3 = 10 K⁺ 19 − 1 = 18 Cl⁻ 17 + 1 = 18 -
结论。 O²⁻、F⁻、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺ 都有 10 个电子，排布都是 1s²2s²2p⁶，和氖相同；K⁺、Cl⁻ 有 18 个电子，和氩相同。
- Na
[Ne]3s¹，1 个价电子，ⅠA 族。
- Mg
[Ne]3s²，2 个价电子，ⅡA 族。
- Al
[Ne]3s²3p¹，3 个价电子，ⅢA 族。
- C
[He]2s²2p²，4 个价电子，ⅣA 族。
- N
[He]2s²2p³，5 个价电子，ⅤA 族。
- O
[He]2s²2p⁴，6 个价电子，ⅥA 族。
- Br
[Ar]3d¹⁰4s²4p⁵，价电子是 4s²4p⁵，共 7 个；填满的 3d¹⁰ 不算。
- Ga
[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，价电子是 4s²4p¹，共 3 个，ⅢA 族。
- Ne
[He]2s²2p⁶，8 个价电子，已经是稳定结构。
常见误区
误区 1：“溴有 17 个价电子（3d¹⁰4s²4p⁵）。” 主族元素的价电子只算最外能层的 s、p 电子。3d 属于第 3 能层，已经填满，溴只有 7 个价电子。
误区 2：“阴离子的电子式和原子一样，只是多画几个点。” 阴离子的电子式要画满 8 个点，加上方括号，并在右上角标出电荷，例如氯离子要写成带方括号和“−”的形式。
误区 3：“所有原子都要达到 8 个电子。” 氢和锂、铍的离子只需要 2 个电子（和氦相同）。八隅规则也有例外，2.4 节会讲。
即时小测
下列粒子中，和氖原子的电子排布相同的是？
Mg²⁺ 有 12 − 2 = 10 个电子，和氖相同。K⁺、Cl⁻、S²⁻ 都有 18 个电子，和氩相同。
硫原子的电子式中，元素符号周围有几个点？
硫是 [Ne]3s²3p⁴，有 6 个价电子，电子式中画 6 个点。
小结
- 主族元素的价电子是最外能层的 s、p 电子，价电子数等于主族序数；填满的内层 d 电子不算。
- 电子式用点表示价电子，四边先各放一个再成对；阳离子的电子式就是离子符号，阴离子要画 8 个点、加方括号、标电荷。
- 八隅规则：主族元素的原子通过得失或共用电子，使最外层达到 8 个电子（氢、氦为 2 个），形成的离子和稀有气体的电子排布相同。
通往 AP（以后再看）
AP U1.8 用价电子数预测离子的电荷：第 1 族形成 +1，第 2 族 +2，第 17 族 −1，第 16 族 −2。AP 的 Lewis 点式和这里的电子式画法相同，U2.5 会用它画分子的 Lewis 结构，也就是 2.4 节的内容。