- 藏在廚房里的化學實驗
- 顧春暉
- 912字
- 2024-09-24 17:59:34
一起變穩定吧
所有物質都是由原子構成的。由原子構成物質有三種方式:
1.原子直接構成物質(金屬、稀有氣體等)。
2.原子先結合成分子,再由分子構成物質(共價化合物等)。
3.原子得到或失去電子變成離子,再由離子構成物質(離子化合物)。


1916年,美國科學家路易斯發現,原子傾向在最外層中具有8個電子。這就是大名鼎鼎的“八隅體規則”。
不過,第1層達到2個電子即為穩定結構,因為它只能填入2個電子。
第一周期的氦(He)最外層為2個電子,其他周期的氖、氬、氪、氙最外層為8個電子。這決定了這些元素的化學性質非常穩定,幾乎不會與任何物質發生化學反應。我們稱這些元素為惰性氣體,也稱稀有氣體。
稀有氣體在氬弧焊、霓虹燈、特種燈泡填充中有應用。多虧了它們的超級惰性,在高溫、強電流的極端環境下保護了材料不發生化學反應。
除惰性氣體外,其余原子最外層電子數小于8。這些元素的原子則不具有相對穩定性。

當鈉原子(Na)與氯原子(Cl)相遇時,鈉原子會失去最外層的1個電子變成鈉離子Na+。它的次外層變成了最外層,電子數是8。
Na失去的電子交給了Cl,氯原子變成了氯離子Cl-,使它的最外層電子數也是8。
像這樣,由于得失電子而帶電的原子被稱為離子。形成離子是滿足八隅體規則的方式之一。


不過,并不是所有情況都是“一個愿得,一個愿失”。如果兩個原子都不愿讓出自己的電子,他們就會采用額外的策略。
比如說,氯原子(Cl)最外層是7個電子,必須得到1個電子才能形成8電子穩定結構。當兩個氯原子形成物質(Cl2分子)時,兩個氯原子都不甘心將自己的電子給對方,于是他們各出一個電子湊成一對,這對電子由兩個原子共享。在核算最外層電子數時,這對電子同時參與2個原子的計算。這樣即使電子總數不變,每個原子也滿足了8電子結構。

讓原子(或離子)之間緊密結合的力量稱為“化學鍵”。多虧化學鍵的幫忙,微觀原子才能有序地組織起來,形成各種結構復雜的物質。

在上述例子中,NaCl中Na+與Cl-之間的相互作用被稱為“離子鍵”,Cl2中Cl原子之間的相互作用被稱為“共價鍵”。金屬原子之間還存在“金屬鍵”,這種相互作用更復雜一些。
無論如何,形成化學鍵都是為了滿足“八隅體規則”。稀有氣體原子最外層電子數本身就是8,因此稀有氣體一般無法形成化學鍵。
