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
四张玻尔模型图分别是全标注镁原子、简明碳原子、氢锂钠三者对比，以及电子层留空的填图版。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。
钠原子的玻尔模型，以及任何元素的画法
这张带标注的图是钠-23原子。从氢到钙，每种元素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⁺。
逐个元素的玻尔模型：从氢到钙，以及离子、同位素和光谱
不同元素的玻尔模型，区别在于电子层数、最外层填了多少，以及原子核里有什么。到钙为止的每种元素都列在下方的表里；这里整理的是画法各有不同的几组。
氢和氦的玻尔模型
第一周期：只有一个电子层。氢-1：1个质子、0个中子、1个电子，是唯一没有中子的常见原子。它的同位素只在原子核上不同：氘有1个中子，氚有2个。氦-4：2个质子、2个中子、2个电子，填满第一层；最外层已满，所以氦不发生反应。
锂到氖的玻尔模型
第二周期：两个电子层，第一层2个，第二层1到8个。锂-7 3 p、4 n，2、1 · 铍-9 4 p、5 n，2、2 · 硼-11 5 p、6 n，2、3 · 碳-12 6 p、6 n，2、4 · 氮-14 7 p、7 n，2、5 · 氧-16 8 p、8 n，2、6 · 氟-19 9 p、10 n，2、7 · 氖-20 10 p、10 n，2、8。很多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。
钠到氩的玻尔模型
第三周期：三个电子层，内两层为2和8，第三层1到8个。钠-23 11 p、12 n，2、8、1 · 镁-24 12 p、12 n，2、8、2 · 铝-27 13 p、14 n，2、8、3 · 硅-28 14 p、14 n，2、8、4 · 磷-31 15 p、16 n，2、8、5 · 硫-32 16 p、16 n，2、8、6 · 氯-35 17 p、18 n，2、8、7 · 氩-40 18 p、22 n，2、8、8。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。
钾和钙的玻尔模型
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，钪是2、8、9、2。K和Ca的第三圈画8个，不是9个或10个。
离子的玻尔模型
原子核相同，电子数不同。Na⁺：11 p、12 n、10个电子，2、8，最外层没有了。Cl⁻：17 p、18 n、18个电子，2、8、8。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。把离子写在方括号里，右上角标电荷。要表示离子键，就把Na和Cl并排画，用箭头表示钠的最外层电子转移到氯上。
玻尔-卢瑟福图
把原子核组成写出来的玻尔模型：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。
氢原子能级和发射光谱线
玻尔当初正是为这张图提出了他的模型。各能级的能量为 −13.6 eV / n²：n = 1 为 −13.6 eV，n = 2 为 −3.40，n = 3 为 −1.51，n = 4 为 −0.85，n 越大间距越小。电子跃迁到 n = 2 时发出可见光的巴耳末系：从 n = 3 跃迁为656 nm红光，从 n = 4 为486 nm蓝绿光，从 n = 5 和 6 为434 nm和410 nm紫光。跃迁到 n = 1 是紫外的莱曼系，跃迁到 n = 3 是红外的帕邢系。可以画成圆圈之间的箭头，也可以画成能级图。
前20号元素的玻尔模型电子排布
从氢到钙，列出质子数、丰度最高的同位素的中子数和各层电子数——检查每种元素的玻尔模型时要对照的数字。
| 元素 | 质子数 | 中子数 | 各层电子数 |
|---|---|---|---|
| 氢（H-1） | 1 | 0 | 1 |
| 氦（He-4） | 2 | 2 | 2 |
| 锂（Li-7） | 3 | 4 | 2、1 |
| 铍（Be-9） | 4 | 5 | 2、2 |
| 硼（B-11） | 5 | 6 | 2、3 |
| 碳（C-12） | 6 | 6 | 2、4 |
| 氮（N-14） | 7 | 7 | 2、5 |
| 氧（O-16） | 8 | 8 | 2、6 |
| 氟（F-19） | 9 | 10 | 2、7 |
| 氖（Ne-20） | 10 | 10 | 2、8 |
| 钠（Na-23） | 11 | 12 | 2、8、1 |
| 镁（Mg-24） | 12 | 12 | 2、8、2 |
| 铝（Al-27） | 13 | 14 | 2、8、3 |
| 硅（Si-28） | 14 | 14 | 2、8、4 |
| 磷（P-31） | 15 | 16 | 2、8、5 |
| 硫（S-32） | 16 | 16 | 2、8、6 |
| 氯（Cl-35） | 17 | 18 | 2、8、7 |
| 氩（Ar-40） | 18 | 22 | 2、8、8 |
| 钾（K-39） | 19 | 20 | 2、8、8、1 |
| 钙（Ca-40） | 20 | 20 | 2、8、8、2 |
钙之后有两种写法。学校里的示意图对前20号元素用2、8、8，与本表一致；从钪开始，M层会逐步填到18个，例如铁为2、8、14、2。说明你的教材用哪种写法，图就按哪种画。
玻尔模型与量子力学模型有什么区别？
玻尔模型让每个电子在离核一定距离的固定圆形轨道上运动；量子力学模型用原子轨道取代轨道——即电子出现概率较大的区域——并用四个量子数描述。玻尔编号的能级在现代模型中保留为主量子数n。
| 玻尔模型（1913年） | 量子力学模型 | |
|---|---|---|
| 电子在哪里 | 在固定的圆形轨道上 | 在原子轨道中：没有确定路径的概率云 |
| 能级 | 量子化，编号n = 1, 2, 3… | 量子化的电子层n，再分为s、p、d、f能级 |
| 量子数 | 一个（n） | 四个（n、l、mₗ、mₛ） |
| 能准确描述的原子 | 氢原子和He⁺这类单电子离子 | 所有原子和分子 |
| 能解释什么 | 氢原子的线状光谱 | 光谱、化学键、磁性以及元素周期表的结构 |
| 最适合用来 | 数质子、中子和各层电子；价电子 | 核外电子排布、轨道形状、分子轨道能级图 |
用玻尔模型做它擅长的事：各层电子数和价电子。涉及轨道形状、能级或化学键时，改画电子排布式或分子轨道能级图更合适。
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。
要点
- 1913年，尼尔斯·玻尔针对氢原子提出这一模型。电子只能在能量确定的允许轨道上运动，只有在轨道之间跃迁时才发射或吸收光，由此重现了氢原子的线状光谱和里德伯常量。
- 每个电子层最多容纳2n²个电子：2、8、18、32。也就是K层2个、L层8个、M层18个。
- 前20号元素的示意图里，M层只排到8个。氩之后的电子先进入能量低于3d的4s，所以钾画成2、8、8、1，钙画成2、8、8、2，尽管M层本身能容纳18个。这和初中“最外层不超过8个”的规则一致。
- 中子数=质量数−质子数。钠-23有11个质子、23−11=12个中子；碳-12的质子和中子各6个。中性原子的电子数等于质子数。
- 这是教学模型，不是现代的原子图景。固定的圆形轨道解释不了多电子原子，量子力学模型用原子轨道取代了它；分子轨道理论则把这一思想推广到化学键。
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。这是默认内容，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：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许多科学课程中使用，纪念卢瑟福1911年提出的原子核和玻尔1913年提出的电子层。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。
中子数怎么算？
用质量数减去质子数（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。
离子的玻尔模型怎么画？
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。
玻尔模型和电子式有什么区别？
玻尔模型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。钠在玻尔模型中是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生成器画出化学键和孤电子对。
为什么说玻尔模型过时了？
与其说错误，不如说不完整。固定的圆形轨道与不确定性原理矛盾，也预测不了多电子原子的光谱；20世纪20年代，量子力学模型用原子轨道取代了它。它仍留在教材里，是因为电子层和电子数是对的，而且容易画。
玻尔模型是谁提出的？
尼尔斯·玻尔，1913年，在欧内斯特·卢瑟福1911年提出的核式原子模型基础上提出。玻尔因对原子结构和原子辐射的研究获得1922年诺贝尔物理学奖。
能做给低年级学生用的简明玻尔模型吗？
可以。要求简明版，图就只保留要点：原子核及其数字、各层电子，标注不超过五个。
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