单元总览

原子结构

CIE A-Level 化学· 5 分钟阅读 📊 n/a

1. 单元概览

本单元从原子核心向外逐层展开：先介绍质量集中的中心原子核，再讲解控制所有化学键合与反应活性的电子排布。你在这里学到的概念是A-level化学所有其他主题的基础，从周期性趋势到有机反应机理都离不开它。

你将超越简单的入门原子模型，学习量子轨道模型，并使用实验证据（质谱法和电离能测量）验证该模型的结构。

本单元分为3个相互关联的子主题：

学习原子核结构、质子/中子/核子的表示方法，并根据同位素丰度数据计算相对原子质量。

★⏱ 10 min

理解s、p、d轨道和能级，应用构造原理书写原子和离子的电子排布式。

★★★⏱ 15 min

定义电离能，解释电离能在周期和族中的变化趋势，并用逐级电离能数据推断电子结构。

★★★★⏱ 15 min

错误做法:

在同位素表示法中混淆核子数（质量数）和质子数（原子序数）

原因:

质子数决定元素种类，而核子数在同种元素的不同同位素间不同

正确做法:

始终将质量数（核子数）写在元素符号的左上角，质子数写在左下角

错误做法:

书写过渡金属的标准电子排布式时，将4s写在3d之前

原因:

虽然4s先填充电子，但标准表示法中按主量子数排序

正确做法:

所有第四周期元素的最终电子排布式都将3d写在4s之前

错误做法:

忽略逐级电离能数据中的大幅跳跃

原因:

大幅跳跃表明电子是从更靠近原子核的新内层中被移除的

正确做法:

利用大幅跳跃的位置判断该元素所属的族

概念 / 公式	核心说明
相对原子质量： $A_{r} = \frac{\sum ( isotope mass \times abundance )}{\sum abundance}$	根据元素的多种同位素计算其平均原子质量
$n$ = 主量子数	定义电子的主能级（电子层）
每个电子层最多容纳电子数 = $2 n^{2}$ ，每个轨道最多容纳2个电子	任何电子层或单个原子轨道的最大电子容量规则
第一电离能定义	从1摩尔气态原子中移除1摩尔电子所需的能量
逐级电离能中的大幅跳跃	表明电子是从新的内层电子壳中被移除的

本单元请从原子核与同位素的基础结构开始学习，这是本单元所有后续概念的基础。完成这里的三个子主题后，你将进入下一个单元化学键的学习，该单元直接建立在你在此学到的电子排布知识之上。