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元素週期表的族群 (英) : 鹼金族、鹼土族、過度金屬。鹵素與貴重氣體。
相關課程
- 在上一集影片中我們了解到爲何每個原子
- 都想要達到 我把它寫下來
- 達到最外層八電子的狀態
- 這是一種最穩定的
- 電子排布方式
- 根據這個通過觀測
- 而確認的事實
- 我們可以開始推斷元素周期表裏
- 各族元素的情況
- 元素周期表裏的一族
- 指的是表中的一列
- 像這一族 這裡 我會從這一族
- 開始研究 因爲它有個特殊的名稱
- 這一族的元素叫做惰性氣體\N【譯者注：根據新國標，成爲稀有氣體】
- 那麽周期表中同族元素從上到下
- 有什麽共同點呢？
- 周期表中同一列的元素有什麽共同點呢
- 好的 在上一集影片中我們以及知道位於同一列的元素
- 它們的價電子數是相同的
- 或者說它們的最外層電子數
- 是相同的
- 我們來看看是怎麽回事
- 這一列 這裡
- 也就是鹼金屬
- 它們最外層有一個電子
- 需要告誡你們的是
- 氫不能算作是鹼金屬
- 首先 它通常不是以金屬形式存在
- 另外它不像其他金屬元素一樣
- 有給出電子的傾向
- 當我們討論到
- 元素的金屬性時
- 實際上就是它給出電子的能力
- 我們還將會講到金屬的其他性質
- 特別是它們具有光澤
- 和傳導的能力
- 以及它們所遵循的周期律
- 扯遠了 回到正題
- 這一列 這裡
- 這列元素叫做鹼土金屬
- 嗯 這是鹼土金屬 鹼土
- 這些元素最外層都是2個電子
- 記得 所有元素的原子都想達到8電子結構（通常來說是這樣，當然除了氫和氦，譯者注）
- 如果這些元素要靠得到電子來達到8電子結構
- 那真是 路漫漫其修遠兮
- 鹼金屬 要得七個電子
- 鹼土金屬要得六個電子
- 那它們要從哪裏搶奪電子呢？
- 因爲這些元素不會輕易給出電子
- 因爲它們最外層已經很接近8電子了
- 所以對周期表左邊這些元素來說
- 給出電子更容易
- 事實上 當只有一個電子可以給出時
- 尤其是不考慮氫的情況
- 當只有一個電子可以給出時
- 它確實有給出這個電子的趨勢
- 正因爲如此 這些元素
- 它們很少以遊離態存在
- 所謂的遊離態 就是指單質形式
- 比如锂單質 鈉單質
- 鉀單質
- 當你找到這些元素時它們
- 可能已經和其他某些物質反應了
- 很可能就是周期表這邊的一些元素
- 因爲這些元素很希望給出電子
- 而這些元素很希望得到電子
- 於是反應就這麽發生了
- 這些元素化學性質很活潑
- 鹼土金屬的化學性質也比較活潑
- 但不如鹼金屬那麽活潑
- 因爲鹼金屬本身的結構已經非常
- 接近8電子穩定結構了
- 而鹼土金屬就差的稍遠一點
- 我猜你應該能得出 它們要花更多的力氣
- 來給出兩個電子
- 而鹼金屬只用給出一個
- 我們已經知道這列元素最外層有兩個電子
- 接下來的這些元素
- 也叫做過渡金屬 隨著電子數的增加
- 是回填入上一能層的d亞層
- 對吧？
- 所以它們的最外層仍是兩個電子
- 這些都是
- 比方說這是第四周期
- 那麽這些元素最外層都是4s2
- 這些元素最後的電子都是回填到3d軌道
- 或者說3d亞層
- 噢 這些應該是2
- 它們都有兩個最外層電子
- 就像鹼土金屬一樣
- 它們需要失去兩個電子
- 來達到8電子結構
- 我研究這個問題的方法是
- 這僅僅是其中一種方法
- 它可能已經被證明有現實的物理意義
- 就是把這些元素想象成有一定的電子“冗余”
- 就是說它們不僅可以給出這些價層電子
- 比方說把鐵的兩個價電子寫下來 像這樣
- 還可以給出另一些電子
- 類似於上一能層的d軌道中
- 儲備的電子
- 如果它們給出了4s的兩個電子
- 但是它們還有這些能量較高的
- 3d軌道電子
- 可以作爲代替
- 我會盡可能地使用一些引用符號
- 因爲這就是我把事物形象化的方法
- 我之所以專門強調這一點
- 是因爲金屬有很強的給出電子的趨勢
- 它們反應時
- 會說 嘿 拿走我的電子吧
- 這些元素會說 這兩個都拿走吧
- 而這些元素 它們會說
- 尤其是它們的d亞層有電子時
- 我也有那兩個電子
- 並且我不僅只有那兩個電子
- 我還有更多電子
- 就是這了
- 我還有一些儲備在d軌道裏的
- 發生在過渡金屬身上的
- 也尤其會發生在
- 這裡的這些金屬元素身上
- 它們並不在同一族裏
- 不過這些金屬 用這種顏色表示的
- 這些金屬元素有很多電子
- 它們不僅有這些額外的電子
- 而且還填滿了它們的d軌道
- 它們所擁有的（d軌道）
- 特別是當它們是遊離態時
- 說到這個遊離態
- 意思是就只有一大塊單質鋁
- 沒有跟氧氣之類的任何東西反應的鋁
- 就是純淨的一塊鋁
- 對吧？
- 當你有一塊單質鋁時
- 在各個鋁原子之間
- 會形成金屬鍵
- 你知道的 在鋁原子裏
- 確實有三個
- 核外激電子在最外層軌道
- 但是它還有這些
- d軌道的回填電子
- 並且會跟其他鋁原子共用這些電子
- 於是就形成了鋁原子的海洋
- 它們相互吸引
- 或者說形成了鋁的電子海
- 在原子和原子之間有一群電子
- 由於原子給出電子的趨勢
- 它們得相互吸引
- 對吧？
- 那麽實際的原子 應該是鋁正離子
- 或許是給出了三個電子
- 但是這裡我也不確定
- 我只是對這個理論 給你們一種直觀的感受
- 這就是金屬有良好導電性的原因
- 因爲電流就是一串電子的移動
- 爲了讓電子能夠移動
- 要讓剩余的電子圍繞在周圍
- 所以這個區域周圍的金屬是很好的導體
- 事實上 銀是最好的導體
- 銀 是這個星球上最好的導體
- 但是它很少用來做導體而是用銅
- 因爲銅比銀更容易得到
- 但銀還是最好的導體
- 對於這點 我的想法是
- 一旦一條軌道被填滿了
- 這條軌道就會變得有幾分穩定了
- 這些元素的d軌道都被填滿了
- 而這些元素 它們的d軌道沒被填滿
- 所以它們有很多過剩的電子
- 這對導電性能很有好處
- 這只是靠直覺的推斷
- 我沒有做過實驗來驗證
- 但是它可以幫助你理解
- 物質爲什麽可以導電
- 以上是關於過渡金屬的
- 這些元素實際上也被看做是金屬
- 至於爲什麽這些元素會被叫做
- 過渡金屬是因爲最後的電子填入了d軌道
- 過渡金屬聽起來
- 好像不如金屬那麽好
- 但是一提到金屬
- 我總是最先想到鐵
- 當然 我還會想到銀 銅 金
- 所以叫它們過渡金屬有點不公平
- 就我而言 我真的不認爲鋁比鐵
- 更像金屬
- 但是在化學分類的世界裏
- 鋁的金屬性更強
- 這裡的這些元素
- 我知道我逐漸淡化了族的概念
- 但我還是把它們的價電子數寫下來
- 所以這一列是3個價電子
- 那麽這些元素最外層有3個電子
- 看起來對它們來說
- 失去電子比得到電子更容易
- 也許在某些特殊的情況是這樣
- 特別是 比方說 硼
- 在某些情況下
- 它可能會得到5個電子
- 盡管這比較少見
- 給出三個電子要容易多了
- 這就是爲什麽這麽多
- “理論上的金屬”出現在這個分類
- 如你所見 順著周期表從上往下
- 你會找到有越來越多
- 價電子的金屬
- 到目前爲止 比方說 鉛
- 它仍然是金屬 盡管它有
- 4個價電子
- 這是因爲原子體積很大 半徑很長
- 以至於最外層的電子離原子核很遠
- 所以那些電子更容易失去
- 舉個例子 從這裡開始 首先是碳
- 它的電子離原子核很近
- 所以它們很難被搶走
- 所以碳原子更可能是從其他原子
- 處獲得電子來達到8電子結構
- 然而這些元素的價電子離原子核
- 很遠所以它們更傾向於
- 失去這些電子來達到8電子結構
- 回到氙的電子構型
- 接著看 這些元素是非金屬元素
- 對吧？
- 在大多數反應中
- 它們更傾向於得電子
- 然後黃色的這一族元素的化學性質十分活潑
- 尤其是在和鹼金屬元素反應時
- 它們叫做鹵素
- 可能之前你已經聽說過這個名詞了
- 鹵素燈
- 把它們叫做鹵素燈沒有問題
- 這不是隨機選的一個詞
- 或許我將來要專門爲它錄一集影片
- 最後 我們來看惰性氣體（稀有氣體）
- 惰性氣體有哪些特點呢？
- 首先 它們的最外層
- 都有8個電子 對吧？
- 除了氦
- 氦是兩個
- 氦的核外激電子排布是1s2
- 剩下的這些元素
- 這個元素的電子排布是
- 這是氖
- 它的最外層有八個電子
- 所以它很淡定
- 氩 也是一樣
- 最外層的電子排布式是3s2 3p6
- 氪的最外層的電子排布式是3s2 3p6\N【口誤，應該是4s2 4p6】
- 它還有一些3d軌道電子
- 因爲要回填到這裡
- 所有的惰性氣體元素最外層都是八個電子
- 所以它們都很淡定
- 它們沒有發生反應的動機
- 它們是那種
- 任爾風吹浪打
- 我自巋然不動 的類型
- 我們既不給電子也不搶電子
- 正因爲如此它們的化學性質十分的穩定
- 非常非常穩定
- 衆所周知 在當年
- 人們制造齊柏林式飛艇
- 一種很大的飛船 興登堡號就是個著名的例子
- 當時人們用的是氫氣
- 顯然氫氣是一種化學性質很活潑的物質
- 非常易燃
- 所以很快就會爆炸
- 這也是爲什麽現在
- 小醜和兒童玩的氣球的制造商
- 甯願用氦氣來代替
- 因爲氦氣是惰性氣體 非常難發生反應
- 幾乎不可能在孩子的
- 生日派對上發生爆炸
- 總而言之 這集的內容已經講完了
- 在下一集影片裏我們要討論下
- 元素周期表的變化規律
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