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我们为什么更关注原子的最外层电子而不是内部电子?

 天选小丑 2023-06-20 发布于广西

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当我们研究化学键的形成和断裂时,常常会忽略次外层及更加内部的电子,而只考虑最外层电子的行为,这是因为次外层及更加内部的电子通常处于较低的能级,具有更高的稳定性,难以发生变化。

首先,我们来了解一下什么是化学键。化学键是两个或更多原子之间的相互作用力,它们将原子结合在一起形成分子或晶体。原子间的化学键的形成通常涉及到原子的最外层电子。

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我们知道,原子是由原子核和电子组成的。电子以不同的能级存在于原子中,能级越低,能量越低,稳定性也越高。原子的最外层电子的能量最高,而最内层电子的能量最低。最外层电子通常被称为“价电子”,因为它们参与原子间的化学反应和形成化学键。

在化学反应中,原子通常会尝试使它们的最外层电子满足八个电子(或者两个电子,如果它们是氢或锂等较小的原子)。这种最外层电子八个电子的配置方式被称为“八个电子规则”。这是因为在这种情况下,原子可以达到最佳稳定性,因为这种配置方式可以使原子具有类似于稀有气体的电子配置。

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举一个例子,氧气(O2)是由两个氧原子形成的分子,每个氧原子有6个价电子。在氧气分子中,每个氧原子与另一个氧原子共享两个电子,形成一个共价键,使每个氧原子的最外层电子数变为8个,符合八个电子规则。这种化学键的形成涉及到氧原子最外层电子的重新排列和共享。

但是,最外层电子并不是唯一的电子层。在最外层电子外面,还有一层称为“次外层”。这些次外层电子也可以与其他原子中的电子发生相互作用,并形成化学键。然而,由于次外层电子的能量比最外层电子低,它们很少参与化学反应。例如,钠原子的电子配置是1s2 2s2 2p6 3s1。钠原子的最外层电子是3s1,但次外层电子2s2和2p6的能量比3s1更低。因此,钠原子中的电子通常只与其他原子中的最外层电子相互作用,形成化学键。当钠原子失去最外层电子时,它们的电子配置变为1s2 2s2 2p6,与稀有气体氖相似,更加稳定。

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除了次外层电子,还有更加内部的电子层。这些内部电子层的能量非常低,稳定性很高,因此它们不参与化学反应或形成化学键。例如,氧原子的电子配置是1s2 2s2 2p4。氧原子的最外层电子是2p4,但内部电子层(1s2和2s2)的能量非常低,通常不会参与氧原子的化学反应。

需要注意的是,虽然次外层和更加内部的电子通常不参与化学反应,但它们对原子的化学性质和行为有着重要的影响。内部电子的存在可以影响原子的核电荷和外层电子的运动轨迹,从而影响原子的电子云形状和大小,进而影响化学反应的速率和性质。

总之,化学中通常只考虑最外层电子的行为,因为最外层电子是原子间化学反应和形成化学键的主要参与者。而次外层和更加内部的电子层通常具有更高的稳定性,不参与化学反应或形成化学键。但这些内部电子仍然对原子的化学性质和行为有着重要的影响。

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