核外电子排布的初步知识

原子核外电子的排布

【思考与练习】

根据已学过的有关原子的构成知识填充下列空格：

我们知道电子是质量很小的带负电的微粒，它在原子核外一定的空间内作高速运动。科学研究证明：氢原子只含有一个电子，通常情况下，这个电子在离核尽可能近的区域运动。而在含有多个电子的原子里，各个电子的能量并不相同，通常能量低的在离核较近的区域运动，能量高的在离核较远的区域运动。人们用电子层来表明运动着的电子离核远近的不同，把能量最低、离核最近的叫第一层，能量稍高、离核稍远的叫第二层，由里往外依此类推， 分别叫第三、四、五、六、七层。原子核外电子的分层运动，又叫原子核外电子的分层排布。化学上用原子结构示意图来表示原子核和原子核外电子的

代表原子核，圈内的数字+1、+8 表示核内分别有 1 个和 8 个质子，小圈外的弧线表示电子层，弧线上的数字表示该层的电子数。经科学研究证明，核电荷数从 1 到 18 的元素，原子结构示意图如图 6－1。

原子核外电子排布和元素的性质

【问题讨论】

上列各种元素的原子核外第一层最多有几个电子？最外层最多有几个电子？氦、氖、氩三种元素原子最外层电子数有什么特点？它们的化学性质有什么特点？

锂、铍、钠、镁、铝等金属元素原子的最外层电子数一般是多少？ 氟、氯、氧、硫、氮等非金属元素原子的最外层电子数一般是多少？

从图 6－1 可以看出：元素的原子核外，第一电子层最多有 2 个电子，最外电子层最多有 8 个电子（最外层为第一层时是 2 个）。像氖、氩等元素，

它们原子的最外层都有 8 个电子，氦原子核外仅有一个电子层只有 2 个电子， 它们的最外层都已达到最多数目，化学性质比较稳定，一般不跟其它物质发生化学反应，所以这些元素又称惰性气体元素。通常原子最外层有 8 个电子

（如果最外层是第一层，只要有 2 个电子）的结构，是一种相对稳定结构。金属元素，像锂、铍、钠、镁、铝等，它们原子的最外层电子的数目一

般少于 4 个，在化学反应中比较容易失去最外层电子而使次外层变成最外

层，达到 8 个电子的稳定结构（如果只有一层则是 2 个电子）。

非金属元素，像氟、氯、氧、硫、氮等，它们原子最外层电子的数目一般多于 4 个，在化学反应中，比较容易获得电子，也使最外层达到 8 个电子的稳定结构。

综上所述，元素的性质，特别是化学性质跟它的原子的最外层电子数目关系十分密切。

【选学】人类对“原子王国”的探索

原子内部结构究竟怎样？世界上许多科学家为揭开原子内部的奥秘付出了艰辛的劳动。

直到 19 世纪末，人们还认为原子是不能再分的。后来，生产技术的发展

为精密的实验提供了条件，在 1897 年，英国科学家汤姆生发现了电子，并认为一切原子中都含有电子，人们开始揭示原子内部的秘密，认识到原子本身还具有复杂的结构，还可以再分。

后来，英国科学家卢瑟福成功地进行了α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型。

原子核带正电、电子带负电，异性相吸，为什么电子不会掉到原子核上？ 丹麦科学家玻尔根据科学实验和物理学的理论提出：原子核外的电子遵循一定的规律在固定的、分层的“轨道”上作高速运动，形成离心力与核对电子的引力间的平衡，所以电子不会掉到原子核上。

近百年来，许多科学家都投身于原子结构的研究，今天人们认识到原子中的电子以极高的速度在极小的原子核外空间运动，它们的运动状态与宏观物体的运动状态不同，没有固定的轨道和轨迹，也无法测定其瞬间的空间位置，只能用电子在核外某空间单位体积中出现机会的多少来描述。近期，人们还发现构成原子的微粒不只是质子、中子、电子，还有正电子、介子、超子等基本粒子，美籍华人丁肇中教授 70 年代还发现了 J 粒子和胶子。

探索在继续，人类对原子结构的认识在深化，为了揭开原子内部的奥秘， 科学家仍在不断的努力。