所有物质都是由原子构成的。由原子构成物质有三种方式:
1.原子直接构成物质(金属、稀有气体等)。
2.原子先结合成分子,再由分子构成物质(共价化合物等)。
3.原子得到或失去电子变成离子,再由离子构成物质(离子化合物)。
1916年,美国科学家路易斯发现,原子倾向在最外层中具有8个电子。这就是大名鼎鼎的“八隅体规则”。
不过,第1层达到2个电子即为稳定结构,因为它只能填入2个电子。
第一周期的氦(He)最外层为2个电子,其他周期的氖、氩、氪、氙最外层为8个电子。这决定了这些元素的化学性质非常稳定,几乎不会与任何物质发生化学反应。我们称这些元素为惰性气体,也称稀有气体。
稀有气体在氩弧焊、霓虹灯、特种灯泡填充中有应用。多亏了它们的超级惰性,在高温、强电流的极端环境下保护了材料不发生化学反应。
除惰性气体外,其余原子最外层电子数小于8。这些元素的原子则不具有相对稳定性。
当钠原子(Na)与氯原子(Cl)相遇时,钠原子会失去最外层的1个电子变成钠离子Na + 。它的次外层变成了最外层,电子数是8。
Na失去的电子交给了Cl,氯原子变成了氯离子Cl-,使它的最外层电子数也是8。
像这样,由于得失电子而带电的原子被称为离子。形成离子是满足八隅体规则的方式之一。
不过,并不是所有情况都是“一个愿得,一个愿失”。如果两个原子都不愿让出自己的电子,他们就会采用额外的策略。
比如说,氯原子(Cl)最外层是7个电子,必须得到1个电子才能形成8电子稳定结构。当两个氯原子形成物质(Cl 2 分子)时,两个氯原子都不甘心将自己的电子给对方,于是他们各出一个电子凑成一对,这对电子由两个原子共享。在核算最外层电子数时,这对电子同时参与2个原子的计算。这样即使电子总数不变,每个原子也满足了8电子结构。
让原子(或离子)之间紧密结合的力量称为“化学键”。多亏化学键的帮忙,微观原子才能有序地组织起来,形成各种结构复杂的物质。
在上述例子中,NaCl中Na + 与Cl - 之间的相互作用被称为“离子键”,Cl 2 中Cl原子之间的相互作用被称为“共价键”。金属原子之间还存在“金属键”,这种相互作用更复杂一些。
无论如何,形成化学键都是为了满足“八隅体规则”。稀有气体原子最外层电子数本身就是8,因此稀有气体一般无法形成化学键。