高中電子式寫法探究

吳曉力

電子式的概念和寫法在高中算是個(gè)難點(diǎn)，高中無論新老課程對這方面的介紹都較為簡單，本文在此圍繞電子式的幾個(gè)問題提出作者的一些看法，僅供參考。

一、電子式的概念和作用

大家知道在氧化還原反應(yīng)中，往往是原子的最外層電子即價(jià)電子發(fā)生變化，教學(xué)中教師經(jīng)常需要表達(dá)反應(yīng)過程中電子的轉(zhuǎn)移。初中階段學(xué)習(xí)的原子結(jié)構(gòu)示意圖可以表示出原子核外電子的變化，由于其把不參與反應(yīng)的原子核和一些內(nèi)層電子都無謂的表示出來，所以用它表示電子轉(zhuǎn)移以及原子或離子的核外電子分布情況，就顯得太繁瑣、不方便，而且表示結(jié)構(gòu)時(shí)不夠緊湊。因此到了高中階段，用更簡潔合理的電子式代替原子結(jié)構(gòu)示意圖來表示反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移以及原子、離子甚至化合物的最外層電子的分布，就成了很自然的事情了。

高中教材中的電子式是指在元素符號的周圍用或者×來表示原子的最外層電子的式子。電子式的寫法最早來源于路易斯（Lewis）結(jié)構(gòu)式的書寫，但高中階段的寫法有著自己的特色和一定的拓展。該寫法對描述非過渡元素的離子、原子以及離子化合物、共價(jià)化合物的核外電子分布；離子鍵、共價(jià)鍵的形成過程等情況比較簡單、適用。另外它對學(xué)生理解、表達(dá)分子的結(jié)構(gòu)，掌握化學(xué)鍵理論等知識也能起著一定的輔導(dǎo)作用。

二、電子式的應(yīng)用

1.原子電子式的表示：口訣“電子對稱在四方”

根據(jù)洪特規(guī)則，電子在能量相同的電子亞層中的排列應(yīng)盡量排在不同的軌道內(nèi)，所以將電子盡量分散對稱排布在元素符號的上下左右是符合這一規(guī)則的。再根據(jù)鮑林不相容原理，每一個(gè)軌道最多容納2個(gè)電子，在元素符號周圍的每一方一般最多寫兩個(gè)電子。例如：

2.離子電子式的表示：口訣“離子帶電陰有框”

（1）陽離子的表示：和普通的陽離子表示一樣，例如：Na+、K+、Ca2+等?？梢哉J(rèn)為金屬離子的最外層電子全部失去后變?yōu)榱?，而不用表示最外層電子，只需表示元素符號和電荷。過渡金屬離子的最外層電子情況較復(fù)雜，故一般不用電子式表示。

（2）陰離子的表示：由于所得的電子被認(rèn)為全部為陰離子所用，所以在用電子式表示陰離子時(shí)要用方框號將所有電子框起來，并注上電荷。例如：Cl-，S2-，F(xiàn)-，O2-

3.化合物電子式的表示：口訣“化合物中同不并”

（1）離子化合物的表示：離子化合物是陰陽離子通過離子鍵結(jié)合的產(chǎn)物，所以它的寫法可將陰陽離子的電子式組合在一起即可。例如：NaCl、Na2S、MgCl2

但在書寫時(shí)要注意一個(gè)問題：

由于離子晶體中陰陽離子的位置，構(gòu)成晶胞的形狀都是固定的，陰陽離子是交錯(cuò)排布的，所以在寫電子式時(shí)不允許將相同離子合并書寫，如MgCl2電子式寫成

是錯(cuò)誤的。這種合并相同離子的寫法和化學(xué)式的寫法有點(diǎn)相似，很多學(xué)生在這里的學(xué)習(xí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，因此教師應(yīng)重視這塊的教學(xué)。

（2）共價(jià)化合物的表示：共價(jià)鍵是原子之間通過共有電子對形成的，因而書寫時(shí)應(yīng)注意這幾個(gè)問題。

①共價(jià)鍵的形成粒子是原子，它們之間是通過共有電子對的相互作用形成共價(jià)鍵，電子沒有完全的“得”或“失”，而是共有，因此我們?nèi)藶榈匾?guī)定共價(jià)化合物的電子式中原子不能帶電荷。

②共價(jià)分子的結(jié)構(gòu)和原子的雜化形式有關(guān)，在寫電子式盡量體現(xiàn)出分子的結(jié)構(gòu)，所以相同的原子也不能合并書寫。例如：H2O（鍵角104.5，分子是V形結(jié)構(gòu)），CO2（鍵角180°，分子結(jié)構(gòu)直線形）的電子式可寫成：

③為了體現(xiàn)共用電子對的共用性，對于共用電子對要求寫在共用的原子之間，例如：N2，H2O2

4.化合物形成過程的表示：口訣“箭頭指明兩方向”

不管是離子化合物還是共價(jià)化合物的形成過程都可以用電子式表示，左邊用原子狀態(tài)表示，右邊寫成化合物形式，由于左邊原子處于活化狀態(tài)，所以中間用箭頭而不能用等號。例如：用電子式表示H2O，MgCl2的形成過程

在表示中，形成過程的連接用直線的箭頭，而電子的轉(zhuǎn)移可用波浪箭頭表示（此箭頭是為了表明電子轉(zhuǎn)移方向，加強(qiáng)學(xué)生對形成過程的認(rèn)識，可將它省略不寫）。兩種箭頭分別表明反應(yīng)的方向和電子轉(zhuǎn)移的方向。

另外，由于形成過程前的原子是可以自由移動(dòng)，所以可以將左邊的相同原子合并書寫。例如：NH3的形成過程可寫做

將口訣小結(jié)：電子對稱在四方，離子帶電陰有框?；衔镏型徊?，箭頭指明兩方向。

三、電子式的使用局限性和拓展

1.電子式的優(yōu)點(diǎn)是直觀的表示出電子的轉(zhuǎn)移，價(jià)鍵形成，化合物中各粒子的最外層電子分布，對于學(xué)生掌握化學(xué)鍵的形成，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)起著良好的引導(dǎo)作用，使用的范圍也較廣泛，但是它用或者×表示電子有時(shí)顯得很繁瑣，而且對于初學(xué)者容易出錯(cuò)。實(shí)際應(yīng)用中很多大學(xué)教材借鑒路易斯結(jié)構(gòu)式的表達(dá)，使電子式的表達(dá)更方便，更廣泛。

2.路易斯結(jié)構(gòu)式是用短棍表示共價(jià)鍵，小黑點(diǎn)表示未用于形成共價(jià)鍵的電子。同時(shí)用大方框?qū)⑿纬纱螃墟I的電子框起來。這樣我們就可以用電子式較為復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)。例如：SO2（S原子以sp2雜化與兩個(gè)O原子各形成σ鍵，還有一個(gè)p軌道與兩個(gè)O原子相互平行的p軌道形成Π34的離域π鍵，鍵角119.5°，以sp雜化軌道成鍵，一個(gè)σ鍵，一個(gè)π鍵，一個(gè)三電子π鍵）?？煞謩e表示為：

電子式的使用對于有志參加化學(xué)競賽的同學(xué)作用還是很大的，特別對于共價(jià)鍵理論的理解和掌握更能起著良好的引導(dǎo)作用。

（作者單位：安徽省合肥市第二中學(xué)）