化学 · 高中 · 约 5 分钟

原子结构与核外电子排布:质量数、同位素与排布规律

原子结构是元素周期律的地基:质量数与质子中子的关系、同位素的判断、排布三条规律,选择题里全是细节坑——最外层 8 电子的例外、稀有气体的特殊排布。

原子的构成与两个关系式

微粒电性与质量决定什么
质子带正电,相对质量约 1质子数决定元素种类
中子不带电,相对质量约 1中子数与质子数共同决定核素种类
电子带负电,质量可忽略最外层电子数决定元素化学性质

核电荷数 = 质子数 = 原子序数;质量数 A = 质子数 Z + 中子数 N。原子符号写法:左下角标质子数、左上角标质量数,如 ²³Na。

同位素

  • 定义:质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素
  • 常见例子:氢的三种同位素 ¹H(氕)、²H(氘)、³H(氚);碳的 ¹²C、¹³C、¹⁴C;氯的 ³⁵Cl、³⁷Cl
  • 要点:同位素的化学性质几乎完全相同(最外层电子数相同),物理性质有差异
  • 应用:¹⁴C 用于考古测年,²H、³H 用于核反应,³⁵Cl、³⁷Cl 用于计算氯的相对原子质量

核外电子排布的三条规律

  • 规律一:各电子层最多容纳 2n² 个电子(K 层 2 个、L 层 8 个、M 层 18 个)
  • 规律二:最外层电子数不超过 8 个(K 层为最外层时不超过 2 个);次外层不超过 18 个
  • 规律三:电子先排满能量低的内层,再排外层;金属元素最外层电子一般少于 4 个易失电子,非金属一般多于 4 个易得电子
  • 稳定结构:最外层 8 电子(只有 K 层时 2 电子),稀有气体因此化学性质稳定

辨析:最外层 8 电子就一定稳定吗

不一定。K 层为最外层时 2 电子就是稳定结构(He、H⁻);过渡金属离子有例外,如 Fe²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺ 的最外层都不是 8 电子结构。判断题给「最外层 8 电子的微粒一定是稀有气体原子」就是坑——Cl⁻、K⁺、Ca²⁺ 等离子最外层也是 8 电子。看到「一定」两个字,先找反例。

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