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電子組態 2 (英) : 找出d-block元素的電子組態
相關課程
- 讓我們來解鎳(Ni)的電子排列,
- 就在那兒.
- 二十八個電子.
- 我們只須想出它們
- 會填入哪些能殼和軌跡.
- 二十八個電子.
- 我們已經學會的做法是
- 我們定義這為s段,
- 並且要記得, 當我們討論s段的軌跡時,
- 氦(He)實際上屬於這兒.
- 這是d段.
- 這是p段.
- 所以, 我們可以從最低能量的電子開始.
- 我們可以向前做或向後做.
- 如果是向前做, 首先我們填上
- 進入1s軌跡的兩個電子.
- 記著, 我們在解的是鎳(Ni).
- 因此, 先用兩個電子填滿1s軌跡, 得到1s2.
- 接下來, 我們填滿2s軌跡, 得到2s2.
- 不要忘了, 這個小上標的二是表示我們正把
- 兩個電子填入那層次殼
- 或者那片軌跡中.
- 這樣吧, 我用不同顏色來寫每一層殼.
- 那麼, (這是)2s2.
- 然後, 我們填滿2p軌跡.
- 把這些全部填滿, 就在那兒.
- 所以是2p6.
- 話說, 到目前為止, 我們已經填了十個電子.
- 已經排列了十個電子.
- 你可以用那種方式做.
- 現在, 我們來到第三層殼, 第三層殼.
- 來到3s2.
- 記住, 我們正在處理的是鎳(Ni). 所以, 3s軌跡被填滿為3s2.
- 3s2.
- 接著, 我們填滿第三層殼的p軌跡.
- 也就是3p6.
- 3p6
- 我們在第三週期內, 3p6, 就在那兒.
- 總共有六個電子.
- 緊接著, 我們來到第四層殼, 第四層殼 .
- 我用黃筆來寫.
- 第四層殼, 是以4s2.
- 4s2.
- 現在, 我們進入了d段.
- 在這d段內, 我們正填入 一, 二, 三, 四, 五, 六,
- 七, 八個電子.
- 所以, 它將會是d8.
- 但是要記得, 它不會是4d8.
- 我們將倒回去填第三層殼.
- 亦即3d8.
- 於是, 我們可以在這裡寫3d8.
- 這就是我們填電子的順序,
- 是從最低能態到最高能態.
- 但要注意的是, 這些最後填入的
- 最高能態的電子, 就這八個,
- 它們填入的是第三層殼.
- 就是說, 當你在填d段時, 你得
- 用你所在的週期數減一.
- 所以, 我們在週期表的第四週期,
- 但是要減掉一, 是吧?
- 這是四減一.
- 這就是鎳(Ni)的電子排列了.
- 當然, 假使我們記得, 假使我們在乎
- 價電子, 價電子, 也就是位於最外一層殼的電子,
- 你會看一眼在這兒的這些.
- 這些是會參與反應的電子,
- 雖然這些才是存在於一個較高能態中.
- 而這些會反應是因為它們離得最遠, 或至少
- 我能用以想像的是, 它們
- 比在這兒的這些電子
- 更有可能遠離原子核.
- 另一種解出鎳(Ni)的電子排列的方法 ----
- 這在一些化學課上會提到,
- 雖然, 我比較喜歡我們剛才做的那種解法,
- 因為, 你看著週期表, 從而對之產生熟悉感,
- 這點很重要, 因為你會開始對不同元素之間如何反應具備
- 一種直觀 ----
- 是說, 好吧, 鎳(Ni)有二十八個電子, ----
- 且你要做的是 ---- 倘若它是中性的,
- 它具有二十八個電子是因為
- 它有一樣的質子數, 也就是原子序.
- 記著, 二十八只告訴你有多少個質子.
- 這是質子數.
- 我們假設它是中性的,
- 所以, 它有著相同數目的電子.
- 那並不永遠是如此.
- 不過, 當你排電子排列時,
- 多半是這樣.
- 若我們說鎳(Ni)有二十八, 原子序為二十八,
- 我們也可以這樣排它的電子排列.
- 我們先寫下能殼.
- 是一, 二, 三, 四.
- 然後, 在最上面寫下s, p, d.
- 哦, 我們不會用到f能殼.
- 但你也可以寫f, g, h, 並繼續寫下去.
- 事實是你會首先填滿這個,
- 然後是這個, 然後是那個,
- 然後是這個, 再來是這個.
- 讓我真的把它畫出來.
- 因此, 你該做的是, ---- 這些是存在著的能殼.
- 這些是存在著的能殼, 綠色的.
- 我正在畫的不是你填它們的順序.
- 僅僅是它們存在罷了. 所以, 有3d次殼.
- 但是, 沒有3f次殼.
- 倒是有4f次殼.
- 且讓我在這兒畫一條線,
- 使它看起來更整齊一點
- 你填它們的步驟就是畫這些對角線.
- 像那樣先填入這層s能殼,
- 然後, 照那樣填入這層能殼.
- 接著, 像那樣沿著這條對角線向下.
- 再來, 像那樣沿著這條對角線向下.
- 最後, 像那樣沿著這條對角線向下.
- 你務必知道, s軌跡只能容納兩個電子,
- p軌跡六個, 此例中, d軌跡能容十個.
- 至於f軌跡, 我們可以將來再去煩惱.
- 但只要你看看(元素)週期表上的f段,
- 你就會知道f軌跡能填入幾個電子.
- 因此, 你就按那樣填.
- 首先, 你只說, 好吧,
- 鎳(Ni)有二十八個電子.
- 我先把這個填滿.
- 就是1s2.
- 1s2.
- 接著, 我說, 沒有1p軌跡, 於是來到2s軌跡.
- 你填滿2s軌跡.
- 我來用一個不同的顏色寫.
- 所以, 我來到這兒, 2s2.
- 就是在那兒的那個.
- 然後, 我上到這條對角線並沿著它下來.
- 填滿這個2p軌跡, 就是2p6, 2p6.
- 同時, 你必須搞清楚在此例中
- 你得處理多少個電子,
- 現在已經填好了十個電子.
- 所以, 我們把那個用完了.
- 按箭頭指示, 接下來是這裡. 所以, 我們現在
- 填第三能殼.
- 就是3s2.
- 再下一步呢?
- 3s2.
- 我們順著箭頭指向,
- 從那裡開始, 那裡沒有東西,
- 而這裡有東西.
- 於是, 我們填滿3p軌跡, 就是3p6.
- 下一個填滿的是4s軌跡.
- 就是4s2.
- 下一個我們要填滿的是什麼呢?
- 我們得先回到最上面.
- 來這兒並看到了3d軌跡.
- 那麼, 還剩幾個電子要填完呢?
- 待填的是3d軌跡,
- 3d軌跡.
- 截至目前為止, 我們用掉的電子有多少個呢?
- 二加二等於四.
- 四加六等於十.
- 十加二等於十二.
- 十八.
- 二十.
- 已經用了二十個, 所以還剩八個電子要排.
- 而3d次軌可以容納得下我們所需的八個電子, 所以是3d8.
- 你看, 和我們用第一種方法
- 所得到的答案一模一樣.
- 我之所以喜歡第一種方法
- 是因為你從頭到尾看著(元素)週期表,
- 以致你多少明瞭一種所有元素在哪兒的直觀.
- 而且, 你也不用一直記著, 你也不用一直記著, 哦,
- 我填能殼已經用掉了多少個(電子)?
- 對不對?
- 這兒, 你就得數, 我用了兩個, 又多用了兩個.
- 另外, 你還得畫一張這種講究的圖表.
- 這兒(方法一), 你可以只用週期表.
- 此外, 重要的一點是你可以往回填.
- 而這兒(方法二), 你沒辦法光看這圖表就說,
- 嗯, 能量最高的電子是3d8,
- 而最高的能殼是4s.
- 你絕對不可能不經過這一個十分複雜的過程
- 而能推斷出這些結論.
- 只不過當你運用第一種方法時, 你可以立刻得出結論
- 說, 嗯, 假使我擔心, 假使我擔心, 說不準, 元素鋯(Zr),
- 就在這兒, 假使我擔心元素鋯(Zr),
- 我可以通過上述的全部的流程
- 把它完整的電子排列寫出來.
- 但是, 通常最外層殼或最高能量的電子
- 是最要緊的.
- 所以, 你馬上說, 嗯, 我要把兩個d電子填那兒,
- 但是要記得, 填d軌跡, 你要降低一個週期.
- 所以, 這是4d2.
- 對吧?
- 因為週期數是五,
- 所以, 是4d2.
- 4d2.
- 接著, 在那之前, 你先填滿
- 5s軌跡, 就是5s2.
- 5s2.
- 然後, 你可以繼續往回走.
- 再填滿4p軌跡, 就成了4p6.
- 4p6.
- 填滿4p軌跡以前,
- 在這兒的d軌跡有十個電子.
- 但那是啥?
- 它是在第四週期, 但d軌跡你要減一,
- 也就是3d10,
- 所以是3d10.
- 再往前就是4s2.
- 寫得太亂了.
- 讓我重寫吧.
- 4d2.
- 那是那兩個電子.
- 然後是5s2.
- 5s2.
- 然後是4p6.
- 它在這兒.
- 然後是3d10.
- 記得嗎? 四減一, 因此是3d10.
- 然後是4s2.
- 你就像那樣一直往回走下去.
- 但是, 往回走的真正好處在於你會立刻知道
- 嗯, 哪些電子位於最高能殼內?
- 這個五是我所在的最高能殼.
- 而我在那兒填的這兩個電子,
- 那些是位於最高能殼的電子.
- 它們不是能量最高的電子,
- 這兩個才是.
- 但這些電子
- 離原子核最遠的可能性最高.
- 所以, 這些是能夠參與反應的(電子),
- 而且, 針對大多數化學的目的來說,
- 這些是最為要緊的(電子).
- 這裡有一個不常提及的小論點,
- 就是我們喜歡想像成電子在填這些桶,
- 而且它們就停留在桶裡.
- 不過, 一旦你給一個原子填入了電子,
- 它們就不可能好好地, 規規矩矩地待在那兒.
- 它們全都在軌跡之間跳躍並掺雜在一塊,
- 以及做出各種瘋狂的, 不可預測的事.
- 但是, 這個方法讓我們至少對電子內所發生的事
- 有一個認識.
- 對於多數的目的而言, 它們確實傾向於以這些軌跡
- 似乎固定的方式來反應或行動.
- 但是無論如何, 這節課的主要目的真的只是
- 教會你如何寫出電子排列,
- 因為, 這對我們今後明白物質是如何相互作用的
- 會非常有用.
- 另外, 特別有用的是知道什麼電子
- 在最外層,
- 或什麼是價電子.
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