玻尔原子模型图生成器
制作前 20 种元素、离子和同位素的玻尔模型图，原子核中标出质子数和中子数，电子按 2、8、8 排布在各层，另有玻尔-卢瑟福图。面向中学理科编写。
玻尔原子模型示例
四张玻尔模型图：全标注镁原子、简明碳原子、氢锂钠三者对比，以及电子层留空的填图练习。每张都是按所附提示词实际生成的图，点击即可载入该提示词并修改。
怎样画玻尔模型图：以钠原子为例
这张带标注的图是钠-23原子。从氢到钙，每张玻尔模型图都用同样的四个步骤画出，只是数字不同。
- 1
算出原子核
原子序数11，所以有11个质子；质量数23 − 11，得到12个中子。
- 2
第一层放2个电子
中性原子的电子数等于质子数，这里是11个；最内层最多放2个。
- 3
第二层放8个
接下来的8个均匀排在第二个圆上，这一层就满了。
- 4
剩下的放在最外层
第三层只剩1个电子：这是钠唯一的价电子，失去它就变成Na⁺。
从氢到钙，每种元素的玻尔模型图
搜索玻尔模型图的人，大多只搜一种元素：钠、碳、氧、钙。 把前20张玻尔模型图按元素周期表排开，就能看出规律，大多数作业题不用每次都重新数。
- 周期数就是玻尔模型图的电子层数。 氢和氦有一层，锂到氖两层，钠到氩三层，钾和钙四层。
- 族决定最外层电子数。 第1、2族分别有1和2个；第13到18族是族序数减10，从硼的3个到氖的8个，也就是主族序数。氦有2个，是例外。
- 最外层排满就是稀有气体。 氦（2）、氖（2、8）和氩（2、8、8）都是不发生反应的元素。
每个格子都按该元素的各层电子数画出。点一下，这种元素带标注的玻尔模型图提示词就会填入输入框，原子核和电子层的数字都已写好。
每种元素玻尔模型图的质子数、中子数、电子层和价电子
| 元素（常见同位素） | 质子数 | 中子数 | 各层电子数 | 价电子数 |
|---|---|---|---|---|
| 氢 (H-1) | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 氦 (He-4) | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 锂 (Li-7) | 3 | 4 | 2, 1 | 1 |
| 铍 (Be-9) | 4 | 5 | 2, 2 | 2 |
| 硼 (B-11) | 5 | 6 | 2, 3 | 3 |
| 碳 (C-12) | 6 | 6 | 2, 4 | 4 |
| 氮 (N-14) | 7 | 7 | 2, 5 | 5 |
| 氧 (O-16) | 8 | 8 | 2, 6 | 6 |
| 氟 (F-19) | 9 | 10 | 2, 7 | 7 |
| 氖 (Ne-20) | 10 | 10 | 2, 8 | 8 |
| 钠 (Na-23) | 11 | 12 | 2, 8, 1 | 1 |
| 镁 (Mg-24) | 12 | 12 | 2, 8, 2 | 2 |
| 铝 (Al-27) | 13 | 14 | 2, 8, 3 | 3 |
| 硅 (Si-28) | 14 | 14 | 2, 8, 4 | 4 |
| 磷 (P-31) | 15 | 16 | 2, 8, 5 | 5 |
| 硫 (S-32) | 16 | 16 | 2, 8, 6 | 6 |
| 氯 (Cl-35) | 17 | 18 | 2, 8, 7 | 7 |
| 氩 (Ar-40) | 18 | 22 | 2, 8, 8 | 8 |
| 钾 (K-39) | 19 | 20 | 2, 8, 8, 1 | 1 |
| 钙 (Ca-40) | 20 | 20 | 2, 8, 8, 2 | 2 |
中子数按丰度最高的同位素计算。 氯的相对原子质量35.45取整为质量数35，所以氯的玻尔模型图有35 − 17 = 18个中子；不要用小数。要画其他同位素，比如碳-14或氯-37，就在提示词里写明，变的只有原子核。
按周期看玻尔模型图，以及离子、同位素和玻尔-卢瑟福图
具体数字见上表。这里整理的是相邻元素的玻尔模型图在画法上不同的地方，以及练习卷在中性原子之外还会要求的几种形式。
氢和氦
第一周期：只有一个电子层的玻尔模型图。氢-1 有1个质子、0个中子、1个电子，是唯一没有中子的常见原子。氦-4 用2个电子填满这一层。
锂到氖：第二层的电子点怎么放
课堂上有两种画法。很多美国课程把最外层的前四个电子按上、右、下、左各放一个，之后才成对，所以碳画出四个单独的电子，和它的电子式一样。英国课程（以及英国皇家化学会）从一开始就两两成对地画，可以直接过渡到用 · 和 × 表示的电子式。国内初中教材的原子结构示意图则不画点，直接在弧线上写电子数。几种画法都正确；在提示词里写明你用哪种，玻尔模型图就照着画。
钠到氩
第三周期在第二周期外面再加一层，规律重复：钠（2、8、1）就是锂（2、1）里面多垫了一层满的8个电子。注意氩：最常见的同位素是氩-40，所以有22个中子，比质子多四个。
钾和钙
四个电子层。钾-39：19 p、20 n，2、8、8、1。钙-40：20 p、20 n，2、8、8、2。第三层只有8个时第四层就开始填充，因为4s轨道的能量比3d低；第三层要从钪开始才向18个填充（2、8、9、2）。画K或Ca的玻尔模型图时，第三圈放8个，不是9个或10个。
离子的玻尔模型图
原子核相同，电子数不同。Mg²⁺ 是2、8；O²⁻（8 p、8 n）和 F⁻（9 p、10 n）也是2、8，与氖的排布相同；Ca²⁺ 是2、8、8。钠离子和氯离子的画法在下方常见问题里有详细说明。
玻尔-卢瑟福图
把原子核组成写出来的玻尔模型图：以钠为例，圆圈里写 11 p⁺ 和 12 n⁰，电子以点画在周围的圆上，旁边常附元素符号和质量数。这是表示同位素的格式，同位素的电子排布相同，只有原子核不同：碳-12有6个中子，碳-14有8个，两者都画成2、4；氯-35有18个中子，氯-37有20个，两者都是2、8、7。
钙之后的玻尔模型图：铁、铜、锌、银和金
从钪开始，第三层逐步填向它的上限18个，2、8、8的规律到此为止。 这里按主量子数 n 划分电子层，和玻尔模型图的画法一致。常见的错误是把铁画成2、8、8、8；六个3d电子属于第三层，所以应是2、8、14、2。
铁-56 的玻尔模型图
26 个质子 · 30 个中子
2, 8, 14, 2
四个电子层。第三层有14个：8个s和p电子加上6个3d电子。铁失去最外层的两个4s电子就成为Fe²⁺（2、8、14）；Fe³⁺再失去一个3d电子，为2、8、13。
铜-63 的玻尔模型图
29 个质子 · 34 个中子
2, 8, 18, 1
不是2、8、17、2：全充满的d能级更稳定，所以铜把一个电子从4s移到3d，最外层只剩一个电子，为2、8、18、1。
锌-64 的玻尔模型图
30 个质子 · 34 个中子
2, 8, 18, 2
第三层已满，18个，外面还有两个电子。锌只形成Zn²⁺，画成2、8、18。
银-107 的玻尔模型图
47 个质子 · 60 个中子
2, 8, 18, 18, 1
五个电子层，规律与铜相同，只是下移一个周期：第四层的d电子全满，最外层只有一个电子，为2、8、18、18、1。
金-197 的玻尔模型图
79 个质子 · 118 个中子
2, 8, 18, 32, 18, 1
六个电子层；第四层有32个，达到2n²的上限，由4f电子填满。79个点挤在圆圈上，所以「试一试」的提示词还要求玻尔模型图生成器在每层旁边写上电子数。
氢原子的玻尔模型图：能级、轨道半径和光谱线
玻尔是为氢原子建立这个模型的，氢也是这个模型唯一能完全描述准确的原子。 氢原子的简明玻尔模型图就是一个质子加第一层上的一个电子；高中物理要求的则是能级图，以及产生光谱线的那些跃迁。
玻尔理论的三条假设（1913 年）
- 1
定态假设：电子在固定的圆形轨道上运动，不向外辐射能量。 每条允许的轨道对应一个定态，能量是确定的。
- 2
轨道量子化假设：只有角动量为 h/2π 整数倍的轨道才是允许的：mvr = nh/2π，n = 1, 2, 3… 就是电子层序号。
- 3
跃迁假设：只有电子在轨道之间跃迁时，才发射或吸收光，以一个光子的形式带走或带来能量差，ΔE = hν。
第 n 能级的能量
Eₙ = −13.6 eV / n²n = 1 时为 −13.6 eV，n = 2 时为 −3.40，n = 3 时为 −1.51，n 越大越接近 0，此时电子不再受束缚。
第 n 轨道的半径
rₙ = 0.0529 nm × n²n = 1 时为玻尔半径 0.0529 nm；第二轨道半径是它的四倍，第三轨道是九倍。
跃迁发出光的波长
1/λ = R(1/n₁² − 1/n₂²)里德伯公式，R = 1.097 × 10⁷ m⁻¹，n₁ 为低能级，n₂ 为高能级。
例题：从 n = 3 跃迁到 n = 2： ΔE = −1.51 − (−3.40) = 1.89 eV，λ = 1240 eV·nm ÷ 1.89 eV = 656 nm，即巴耳末系的红色谱线。在圆圈式的玻尔模型图上，同一次跃迁就是从第三个圆指向第二个圆的箭头。
玻尔模型图生成器怎么用？
写出玻尔模型图要画的元素
说明是哪种元素或同位素、要画到多详细：全标注的原子、给低年级用的简明图、一个离子，或几种元素并排对比。一句话就够，也可以直接点上表中的元素。
选择风格
玻尔模型图默认是干净的扁平教科书画风：白底、同心电子层、直引线标注。也可以换成水彩、墨线、3D 等其他风格。
调整并导出
玻尔模型图会在你的工作区中打开，可以局部重绘、在画布上直接改标注文字、放大并高清导出。
玻尔模型与卢瑟福模型、电子式和量子力学模型的区别
卢瑟福模型（1911 年）发现了原子核，但没有确定电子的位置；玻尔模型（1913 年）把电子放在能量确定的固定电子层上；电子式只保留最外层电子；量子力学模型则用原子轨道取代了轨道。 玻尔模型图是唯一逐层画出每个电子的一种。
| 卢瑟福模型（1911 年） | 玻尔模型（1913 年） | 电子式 | 量子力学模型 | |
|---|---|---|---|---|
| 原子核 | 很小、致密、带正电 | 写明质子数和中子数 | 不画，只写元素符号 | 很小、致密、带正电 |
| 电子 | 在原子核周围某处，没有确定路径 | 在固定的圆形轨道上，n = 1, 2, 3… | 只有价电子，画成点 | 在原子轨道中，是没有确定路径的概率云 |
| 能级 | 没有 | 量子化的电子层，容纳2、8、8…个电子 | 不表示 | 电子层再分为s、p、d、f能级 |
| 能解释什么 | α粒子散射实验（金箔实验） | 氢原子的线状光谱；各层电子数 | 化学键和孤电子对 | 光谱、化学键、磁性、元素周期表 |
| 解释不了什么 | 电子为什么不会螺旋坠入原子核 | 多电子原子；轨道形状 | 内层电子在哪里 | 中学范围内没有 |
| 适合用来画 | 原子结构模型的发展史 | 数质子、中子和各层电子数 | 分子和化学键 | 核外电子排布式、轨道表示式 |
用玻尔模型图做它擅长的事：各层电子数和价电子。涉及轨道形状或能级时，请画轨道图（电子排布图）；要表示分子中的化学键，请画路易斯结构式。
化合物的玻尔图：离子键和共价键
化合物的玻尔图画出每个原子的电子层，并表示最外层电子的去向：离子键中从一个原子转移到另一个原子，共价键中在两个电子层重叠处共用。 大多数课程把一个原子的电子画成点、另一个原子的画成叉，这就是用 · 和 × 表示的电子式的惯例。
离子键：氯化钠
先把两个原子都画成玻尔模型图，再用箭头把钠最外层唯一的电子移到氯的最外层上。钠变成 Na⁺（2、8），氯变成 Cl⁻（2、8、8），各自加方括号并标上电荷。氧化镁的画法相同，只是转移两个电子：Mg（2、8、2）把两个电子都给 O（2、6），得到 Mg²⁺ 和 O²⁻，两者都是2、8。
共价键：水
在共价化合物的玻尔模型图上，让最外层相互重叠，把每对共用电子放在重叠处。氧（2、6）和每个氢各共用一对电子，所以它的最外层有8个电子，即两对共用电子和两对孤电子对，每个氢则有2个。甲烷的画法相同，碳（2、4）居中，与四个氢各共用一对电子。
玻尔图会画出内层电子，而电子式和路易斯结构式不画；对原子数稍多的分子来说，内层电子不增加任何信息，路易斯结构式是更好的图。
科技小制作：3D 玻尔模型
3D 玻尔模型是这张图的实物版：一个球做原子核，铁丝或扭扭棒做电子层的圆环，珠子做电子。 玻尔模型图是你动手制作的图纸，评分标准通常也拿它来核对各个数字。
- 1
选定元素及其同位素
质子数、中子数和各层电子数取自上方表格。碳（6 p、6 n，2、4）和氧（8 p、8 n，2、6）个头小、好制作，同时仍需要两个圆环。
- 2
选三种颜色
质子和中子用两种颜色、大小相同的泡沫球或珠子，电子用第三种颜色的小珠子，这样评分的老师一眼就能分清。
- 3
先做原子核，再做圆环
把质子和中子粘成一团。用铁丝、扭扭棒或绣花绷弯出圆环，每个电子层一个，间距均匀，再按玻尔模型图上的位置把电子穿上去：第一圈2个，其余放在第二圈。
- 4
把图打印出来当图例
把同一种元素生成一张带标注的玻尔模型图，打印出来放在模型旁边作图例；粘之前也拿它逐个核对每个数字。
评分标准通常看什么
- 所选同位素的质子、中子和电子数目正确
- 质子和中子能明显区分，并有图例说明哪个是哪个
- 电子放在正确的电子层上，第一层2个，下一层不超过8个
- 标签上写有元素名称、元素符号、原子序数和质量数
什么是玻尔原子模型？
玻尔模型把原子画成一个很小的原子核（核内写明质子数和中子数），外面是一圈圈同心的电子层，电子从最内层开始往外排。质子数就是原子序数，质子数加中子数是质量数，最外层电子是决定元素如何成键的价电子。
关于玻尔模型图的常见问题
一张带标注的玻尔模型图应该包含什么？
写明质子数和中子数的原子核、画成圆圈的各电子层、画在层上的电子（圆点或叉），以及每层的电子数。 很多练习还要求写出元素符号、原子序数和质量数。这正是玻尔模型图生成器默认画出的内容；要求减少标注，就只画那几项。
什么是玻尔-卢瑟福图？
玻尔-卢瑟福图是把原子核组成写出来的玻尔模型图：原子核里写出质子（p⁺）和中子（n⁰）的数目，电子画在周围的电子层上。 这个名称在加拿大的科学课程中很常用。直接用这个名称提出要求，原子核就会按这种格式标注。
玻尔模型图的每一层放几个电子？
第一层2个，第二层8个，前20号元素的第三层放8个后就开始排第四层。 上限是2n²（2、8、18、32），但4s比3d先填，所以钾是2、8、8、1，而不是2、8、9。在提示词里给出各层电子数，玻尔模型图生成器就在每一圈上放恰好那么多个。
玻尔图和玻尔模型是一回事吗？
是的。玻尔模型、玻尔图和玻尔模型图指的是同一种图：原子核外是编了号的电子层，电子排在层上。加拿大的课程常把写出原子核粒子数的版本叫作玻尔-卢瑟福图；国内初中化学里与之对应的是原子结构示意图。在这个玻尔模型图生成器里，用哪个名称写提示词都可以。
画玻尔模型图时，中子数怎么算？
用质量数减去原子序数。 氧-16有8个质子，中子数16 − 8 = 8；氯-35有17个质子、18个中子。没有指定同位素时，用丰度最高的那种；上表列出了前20号元素的数值，点表中的元素格子就能载入完整的玻尔模型图提示词，中子数已经填好。
离子的玻尔模型图怎么画？
原子核不变，在最外层增加或减少电子。 Na⁺失去唯一的最外层电子，画成11个质子、电子2、8；Cl⁻得到一个电子，画成17个质子、电子2、8、8，通常加方括号并在右上角标电荷。写明是哪种离子，比如 Na⁺ 或 O²⁻，生成器就按离子来画。
玻尔模型和电子式有什么区别？
玻尔模型图画出所有电子层和所有电子；电子式只用元素符号周围的点表示价电子。 钠在玻尔模型图中是三个电子层、2、8、1，在电子式中是Na旁边一个点。要画整个分子，可以用本站的路易斯结构式生成器画出化学键和孤电子对。
怎样从玻尔模型图上找出价电子？
数最外层的电子。 钠（2、8、1）有1个，碳（2、4）有4个，氯（2、8、7）有7个。对前20号元素来说，它与族序数对应：第1、2族（ⅠA、ⅡA）分别有1和2个；第13到18族是族序数减10，对应ⅢA到ⅦA族和0族，而同在0族的氦只有2个。要求突出显示价电子，生成器就会把最外层标出来。
玻尔模型有哪些局限？
它能精确描述氢原子，对其他原子只能粗略描述。 固定的轨道预测不了多电子原子的光谱，解释不了谱线在磁场中的分裂，给不出轨道形状，还与不确定性原理相矛盾。玻尔模型图之所以还留在教材里，是因为它的各层电子数仍然是对的。
能做给低年级学生用的简明玻尔模型图吗？
能。向玻尔模型图生成器要简明版，它就只保留要点：原子核及其粒子数、各层电子，标注不超过五个。示例中的简明碳原子就是一例。
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