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原子结构和得失电子能力
第1章 原子结构 元素周期律
1. 了解原子核外电子的排布规律，能画出1～ 20号元素原子的核外电子排布。
2. 了解原子的最外层电子排布与元素的原子得失电子能力和化合价的关系。
一、核外电子排布
1. 原子核外电子“运动”的特征
核外电子
运动空间
运动速率
测不准
具有“广阔” 的运动空间
速 率 很 快，接 近 光 速
所处位置和运动速率不能同时准确测定
问题： 电子在原子内有“广阔”的运动空间，在这“广阔”的空间里，电子怎样运动呢？有规律吗？
1911年卢瑟福提出的原子结构模型：
原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，位于原子的中心；带负电荷的电子在原子核周围的空间做高速运动
1913年，丹麦科学家玻尔根据氢原子光谱实验提出行星轨道式的电子分层排布原子结构模型。
一、核外电子排布
2. 电子层的划分
在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。
电子层模型示意图
把这种电子层模型比拟为洋葱式结构
电子层（n） 1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Q
一般总是先从能量低的排起，当一层充满之后再填充下一层
离核由近到远，电子能量由低到高
每个电子层最多可以容纳多少个电子呢？
稀有气体元素原子的电子排布
① 当K层为最外层时，最多能容纳的电子数
是多少？
② 除了K层，其他各层为最外层时，最多能
容纳的电子数是多少？
③ 次外层最多容纳的电子数是多少？
④ 倒数第三层最多容纳的电子数是多少？
⑤ 你能归纳出第n层最多能容纳的电子数吗？
【思考】下表是稀有气体元素原子的电子层排布，从中你能发现什么规律？
① 当K层为最外层时，最多能容纳的电子数
是多少？
【思考】下表是稀有气体元素原子的电子层排布，从中你能发现什么规律？
稀有气体元素原子的电子排布
K层为最外层时，最多能容纳的电子数为2个
稀有气体元素原子的电子排布
② 除了K层，其他各层为最外层时，最多能
容纳的电子数是多少？
【思考】下表是稀有气体元素原子的电子层排布，从中你能发现什么规律？
其他各层为最外层时，最多容纳电子数为8个
稀有气体元素原子的电子排布
③ 次外层最多容纳的电子数是多少？
④ 倒数第三层最多容纳的电子数是多少？
【思考】下表是稀有气体元素原子的电子层排布，从中你能发现什么规律？
次外层最多能容纳电子数为18个
倒数第三层最多容纳的电子数为32个
稀有气体元素原子的电子排布
⑤ 你能归纳出第n层最多能容纳的电子数吗？
【思考】下表是稀有气体元素原子的电子层排布，从中你能发现什么规律？
2×12、2×22、2×32、2×42......
原子核外每一层最多能容纳的电子数为2n2
一、核外电子排布
3. 核外电子排布的一般规律
能量规律
核外电子总是尽可能先排布在能量最低的电子层上
然后由内向外依次排布在能量较高的电子层上
数量规律
每层最多容纳2n2个电子
最外层不能超过8个电子(第一层为最外层时不超过2个)
次外层不能超过18个电子,倒数第三层不能超过32个电子
【注意】这些规律是相互联系，相互制约，不可分割。
4. 原子结构示意图
元素符号
原子核
核内质子数
M层电子数
电子层
钠原子的原子结构示意图
根据钠原子和氯原子的原子结构示意图，你能否写出钠离子和氯离子得结构示意图？
迁移：试写出离子结构示意图
+
-
失去最外层电子
最外层得1个电子
方法导引
离子结构示意图与原子结构示意图写法相同，只是因为原子在形成离子时，会失去最外层电子或最外层得到电子，因此核内质子数不等于核外电子数。
1.在第n电子层中，当它作为原子的最外层时，其最多容纳的电子数与第（n-1）层相同；当它作为原子的次外层时，其最多容纳的电子数比（n-1）层多10个。则对此电子层的判断正确的是（ ）
A. 必为K层 B. 必为L层 C. 必为M层 D. 可为任意层
2.下列微粒的结构示意图中表示阴离子的是（ ）
C
D
从原子结构示意图中你能获取哪些信息？
二、元素性质与原子结构的关系
1. 原子结构与元素性质的关系
(1) 稀有气体元素：原子最外层电子数为8(He为2)，原子结构稳定，原子既
不容易获得电子，也不容易失去电子
(2) 金属元素原子最外层电子数一般小于4，原子较易失去电子形成阳离子。
(3) 非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4，原子较易获得电子形成
阴离子。
二、元素性质与原子结构的关系
1. 原子结构与元素性质的关系
2. 原子结构与元素化合价的关系
(1) 稀有气体元素原子结构为稳定结构，常见化合价为0。
(3) 非金属元素易得到电子达到稳定结构，其最低负价为m-8(H为m-2)。
(2) 金属元素易失去最外层电子达到稳定结构，其最高正价为+m (m
为该元素最外层电子数)。
元素性质与原子的最外层电子数密切相关
元素的化合价与原子的电子层结构，特别是最外层电子数有关
C
3.元素X的原子失去1个电子,元素Y的原子得到2个电子后,它们的电子层结构和氩原子相同,则X和Y两种元素组成的化合物的化学式是(　　)
A. XY3　 B. Y2X　　 C. X2Y　　 D. XY
拓展视野——认识核外电子的运动
电子及其微小，即使使用最先进的扫描隧道显微镜，也只能观察到原子，而观察不到比原子小得多的电子。一个多世纪以来，科学家主要采用原子光谱和建立模型的方法对核外电子的运动进行研究。其中，玻尔原子模型和电子云模型对人们认识核外电子的运动起到了极大的促进作用。
1913年，玻尔在核式原子模型的基础上提出了新的原子模型：核外电子处在一定的轨道上绕核运行，在不同轨道上运动的电子具有不同的能量且能量是量子化的；当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，会辐射或吸收一定的能量；等等。现代物质结构理论保留了玻尔原子模型合理的部分，并在此基础上进一步发展。
宏观物体的运动都有一定的轨迹，如人造卫星按一定的轨道围绕地球运行，而在原子核外运动的电子并不遵循宏观物体的运动规律。人们不可能同时准确地测定电子在某一时刻所处的位置和运动速度，也不能描画出它们的运动轨迹，而只能描述电子在原子核外空间某处单位体积内出现的概率大小。
拓展视野——认识核外电子的运动
单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在核外空间某处出现的概率大小。
小黑点越密，电子出现的概率越大；
小黑点越疏，电子出现的概率越小。
拓展视野：了解电子云模型
三、原子结构与元素原子得失电子能力
活动·探究
1. 预测钠、镁两种元素原子的得失电子能力强弱，并从原子结构的角度说明理由。
2. 预测钠、钾两种元素原子的得失电子能力强弱，并从原子结构的角度说明理由。
钠大于镁：钠和镁最外层均为L层，镁原子核电荷数大，对最外层电子吸引力更强，不易失去
钠小于钾
钠和钾最外层电子数相同，但钾的最外层为N层，离原子核较远，原子核对最外层电子吸引力弱，易失去
【实验1】钠、镁与水反应
【实验1】钠、钾与水反应
观看实验视频并记录现象
元素 Na Mg K
实验现象
反应方程式
结论 实验现象及结论
钠浮在水面上,熔成一个闪亮的小球,小球向四周移动,发出“嘶嘶”的响声,酚酞变红 。
镁片几乎没有变化,镁片上出现浅红色，加热时,镁片上有气泡冒出,酚酞溶液变红
钾与水立即剧烈反应,放出的热使钾立即燃烧起来,酚酞溶液变红
与水反应的剧烈程度: K > Na> Mg
Mg+2H2O
Mg(OH)2+H2↑
2K+2H2O=2KOH+H2↑
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
1. 你对以上两组元素原子失电子能力强弱的预测正确吗？你从原子结构的角度对
它们失电子能力强弱的解释是否合理？哪些证据支持了你的预测和解释？
2. 通过前面的学习，你已经可以从质子数、中子数、核电荷数、核外电子数、最
外层电子数、电子层数等方面描述原子的结构了，它们是否会影响元素原子失
电子能力的强弱？如果会，如何影响？如果不会，说明理由。
中子不带电，对原子得失电子能力强弱没有影响；
质子带正电，原子核内质子数越多对最外层电子吸引力越强，当电子层数相同时，核电荷数越大对外层电子吸引力就越大，原子越不易失电子；
最外层电子数相同时，电子层数越多，最外层电子离原子核越远，越容易失去。
钾与水反应比钠与水反应剧烈
钠与水易反应，镁与水在常温下不易反应
3. 请根据以上讨论来分析说明硫、氯两元素中哪种元素原子的得电子能力强。
氯和硫电子层数相同，氯的核电荷数大，对最外层电子的吸引力强，更易得电子
4. 如何用图示的方式描述原子结构对元素原子得失电子能力的影响？
比较元素原子失电子能力
在多数情况下，可以通过比较元素的单质与水（或酸）反应置换出氢气的难易程度来判断元素原子失电子能力的强弱。
元素的金属性与非金属性
元素的金属性、非金属性分别与元素原子的失电子能力和得电子能力相对应
(1) 分析预测：钠原子与镁原子的电子层数相同，钠原子的核电荷数比镁小，
钠原子最外层电子离核比镁远，更容易失去最外层电子，钠元素的金属性
比镁强。
(2) 比较方法：元素的单质与水(或酸)反应置换出氢气的难易程度。
(3) 实验探究：单质和水的反应
(4) 实验结论：钠与水反应比镁与水反应剧烈，钠原子比镁原子容易失去电子，
钠元素的金属性比镁元素强。
原子结构与元素性质
原子结构示意图
核外电子排布
元素原子得失电子能力与原子结构的关系
分层排布
由低能到高能排布
每层最多容纳的电子数为2n2

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