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- 到目前為止, 我們已經學了一點
- 如何決定電子組態.
- 先來看看我們能否用這些資訊把週期表上的元素
- 進行歸類, 然後來推測一下
- 當它們和其他元素反應時, 究竟會怎樣?
- 因此, 為了多一點的練習,
- 讓我們來解出幾個元素的電子組態.
- 好了, 鋰(Li), 就在那兒.
- 它看起來像什麼呢?
- 我是說鋰(Li)的電子組態.
- 第一層殼, 是1s2.
- 那兒有兩個電子.
- 然後是2s1.
- 有時求快, 為了用符號表示, ----
- 你可以想成鋰(Li)的電子組態
- 是跟氦(He)的完全一樣 ----
- 這是氦(He)的電子組態 ---- 再加上2s1.
- 這也可以寫成, ---- 用淺藍色來寫 ----
- 也可以寫成[He]2s1.
- 這在本質上意味著鋰(Li)的電子組態
- 就跟我們會寫成的
- 氦(He)的電子組態一模一樣,
- 再加上2s1.
- 你可以那樣做很多次.
- 比如說, 如果我們想解出
- 鐵(Fe)的電子組態時
- 與其從頭到尾整個列出來, ----
- 亦即1s2, 2s2, 然後2p6 ----
- 與其從頭到尾整個列出來, 你可以說, 好吧,
- 鐵(Fe)有著同樣的電子組態 ----
- 所以, 你可以說, 鐵(Fe)的電子組態
- 和氬(Ar)的相同, ---- 和氬(Ar)的相同,
- 我把氬(Ar)寫在括弧裡 ----
- 再加上4s2,
- 然後是一, 二, 三, 四, 五, 六, ---- 六 ----
- 也就是d6.
- 我們學過在d次殼,
- 或者說在週期表的D段裡,
- 你實際上是在回填上一層殼.
- 所以, 當我們在第四週期的D段裡,
- 我們回填第三能殼.
- 也就是3d6.
- 有人問過, ---- 而這是一個有趣的問題 ----
- 為什麼會這樣呢?
- 為什麼不繼續往下填呢?
- 為什麼不填第四層的d軌跡呢?
- 我的思考方式是 ---- 這完全是我的直觀,
- 原子層面的事, 在許多程度上, 開始變得非直觀 ----
- 但我個人是這麼思索的,
- 隨著原子愈來愈大,
- 先前的軌跡之間產生了愈來愈多的空隙.
- 舉例來說, 這只是我怎麼想像的,
- 第一層能殼長這樣,
- 這麼說吧, s(次殼)看起來像這樣.
- 接著, 我把它剖個面, p(次殼)
- 會像這樣, p(次殼)會像這樣,
- 這可能是第二層能殼.
- p(次殼)長這樣.
- 然後, 下一個電子想去的地方
- 也許是第三層能殼了, 對嗎?
- 所以, 第三層能殼會是像這樣的.
- 再來, 第三層能殼的p軌跡被填滿.
- 這只是一個直觀.
- 電子(軌跡)並不是正好長這樣的.
- 或許第三層的p次殼看起來像那樣.
- 看起來像那樣.
- 像那樣.
- 然後, 到了第四層能殼.
- 到了第四層能殼.
- s次殼可能長得像那樣.
- 但你並不是馬上開始去填下一個p次殼,
- 你現在是在D段中.
- 所以, 這可能是 ---- 讓我做些標示 ---- 4s.
- 這是3s.
- 這是3p.
- 這是2p.
- 這是2s, 2s在那裡面.
- 1s則包在2s的裡面.
- 所以, 你對它不用太煩惱.
- 但我對d軌跡為什麼被回填的直觀
- 是因為, 現在原子變得愈來愈大了,
- 前面的軌跡之間存在著這些空隙.
- 因此, 在填滿4s次殼, 或說是4s軌跡後 ----
- 這兒是4s ----- 填完這兒之後, 我們往回走
- 去填3d軌跡.
- 亦即我們往回退,
- 去填這兒的這些空隙.
- 所以, 這比這處在一個較低的能態.
- 把電子塞回到3d(次殼)內, 就那兒,
- 需要更多的能量.
- 這之後, 你就準備好去填4p次殼了,
- 它可能長這個樣.
- 所以, 電子寧可到另一能殼,
- 也就是第四能殼, 也不願回填3d次殼.
- 但是一旦填完第四能殼,
- 就會填之間的那些空隙.
- 而且, 隨著原子愈來愈大,
- 之間的空隙也愈來愈多.
- 直到最後, 當原子夠大時,
- d次殼之間會有空隙, ----
- 這是d軌跡所在之處 ----
- 而這就是f軌跡的落腳處.
- 這是我對於它如何運作的直觀.
- 顯然地, 當我們處理原子規模時,
- 以我來說, 我只能做到這些了.
- 但這麼說很有理,
- 雖然這不是我在這兒想做的, 但那是個好問題 ----
- 有關為什麼我們在第四週期內
- 卻要回填第三層能殼呢?
- 言之成理.
- 這是寫出鐵(Fe)的電子組態的簡易法.
- 我做這一切的理由就是為了解出
- 最外層殼有多少個電子.
- 在鋰(Li)的例子中,
- 最外層殼有一個電子, 是吧?
- 就在這兒的這個是最外層的能殼.
- 有一個電子.
- 在那兒你可以依樣畫葫蘆.
- 而對於鐵(Fe)來說,
- 最外層殼有多少電子呢?
- 記住, 最外層殼是元素所在的週期.
- 這是最外層殼.
- 即使這些是能量較高的電子 ----
- 把那些回填入較低的能殼需要更多的能量 ----
- 在最外層能殼, 即第四層能殼, 的
- 是這些(電子), 它們是
- 會參與反應的那些(電子).
- 有多少個呢?
- 有兩個.
- 這是一件很重要的事.
- 因此, 這兒有兩個.
- 這兒的最外層殼有兩個(電子).
- 事實上, 這兒的每個粉紅色的元素的最外層殼
- 都有兩個電子.
- 每一個D段裡的元素, 會怎樣呢?
- 不管你在哪個週期內, 你就填它.
- 比方說, 你在這兒的第五週期裡.
- 對吧?
- 你將有5s1,
- 5s2.
- 然後, 你將回去
- 填4d能殼.
- 對吧?
- 至於外殼有多少電子時,
- 在此例是第五層殼, 你將會
- 有兩個電子.
- 所以, 所有這些的最外層殼
- 都將會有兩個電子.
- 對這些而言, 最外層的電子
- 將會是4s2, 對吧?
- 因為, 即使要回去填3d,
- 但是在外面的仍是4s2.
- 所以, 這一個在它的最外層殼
- 也是有兩個電子.
- 這一族有多少個呢?
- 我剛剛用了一個我不記得之前定義過沒有的字,
- 但是, 族就是週期表中的列.
- 你會發現, 它們都有自己的模式.
- 這第一族的每一個元素的最外層殼
- 都有一個電子.
- 如果你不信, 試看氫(H).
- 氫(H)的電子組態是1s1.
- 它的最外層殼是1s.
- 那兒有一個電子.
- 對吧?
- 這些全部都是這樣.
- 所有這些的最外層殼
- 都有兩個電子.
- 這些傢伙具有相同的那兩個電子.
- 在它們的最外層殼我們可以這樣看,
- 但之後它們就回填d次殼.
- 但對於它們的最外層殼來講,
- 只有兩個電子.
- 一旦你填了D段, 或是說你回填,
- 在第四週期的例子中,
- 你回填3d次軌.
- 填滿後再去填第四能殼.
- 現在就是P段了, 對嗎?
- 所以, 這一個在它的外層軌跡內
- 將有三個電子.
- 或者說有三個價電子.
- 這是四, 五, 六, 七, 和八.
- 讓我再做一個, 以免你不相信我.
- Sn的電子組態是什麼?
- 這是 ----什麼 ---- Selenium嗎?
- 我甚至不確定.
- 就說是Sn吧.
- 它的電子組態是什麼呢?
- 它會和氪(Kr)有一樣的
- 電子組態.
- 是的, 那個元素是氪(Kr).
- ---- 有這麼一個元素的 ----
- 所以, 它會和氪(Kr)
- 有一樣的電子組態.
- 因此, 我早可以藉由行經整個元素週期表
- 來解出氪(Kr)的電子組態,
- 但這只是一個比較快的做法.
- 和氪(Kr)一樣, 然後是5s2, 5s2.
- 接著它回填D段.
- 那兒有十個電子.
- 就是4d10, 4d10.
- 然後, 它開始又填第五能殼
- 的P段.
- 也就是5p2, 5p2.
- 所以, 它有幾個價電子呢?
- 價電子, 或者說是
- 最外層殼的電子.
- 嗯, 哪個是最外層殼?
- 它在第五層殼.
- 所以是這些和這些.
- 這些電子比那個具有更高的能態.
- 把它們塞回之前的能殼內
- 比把它們放到s軌跡上
- 需要更多一點的能量.
- 但倘若我們談到參與反應的電子,
- 而這正是我要強調的,
- 這些是和其他原子反應的電子,
- 或者有時甚至是跟其他電子(反應).
- 這一個元素有四個外層電子.
- 你可以看到就在那兒,
- 四個外層電子.
- 而且由於外層電子, 大多數時候,
- 是我們會去關心的那些,
- 這兒有一個 ---- 我想你可以說 ----
- 一個只畫最外層電子的符號.
- 所以, 比方說氫(H)吧, 你可以這樣寫,
- 你只畫出了最外層的, 也就是價電子.
- 價電子只是最外層的電子.
- 你可以那樣寫.
- 你可以那樣寫.
- 但你可能會說, 嘿,
- 氫(H)外邊只有一個電子.
- 如果我要幫鐵(Fe)畫,
- ---- 鐵(Fe), 就在這兒 ----
- 該怎麼做呢?
- 在最外層殼有兩個電子,
- 所以, 鐵(Fe), 我可以這樣畫.
- 再者, 電子有配對的趨勢.
- 所以, 假設我有 ---- 比方說我要舉個例子 ----
- 假設這是Sn, 這是Selenium ----
- 讓我來畫碳(C)吧.
- 碳(C)的最外層殼有四個電子.
- 所以, 碳(C)可以寫成這樣, 碳(C)我可以寫成那樣.
- 或是如果我不想把它們配對,
- 理論上我也可以寫成那樣.
- 現在, 它們準備好和其他東西反應了.
- 到底這對我說了什麼呢? 你知道,
- 這一個的最外層殼有一個電子.
- 這些藍色的, 這些惰性氣體 ---- 我們馬上會稍微討論到它們 ----
- 在它們的最外層殼
- 有八個電子.
- 這對我真正試著要解出
- 東西如何反應有什麼幫助呢?
- 嗯, 事情的發展是所有原子
- 的最外層殼都想要有八個電子.
- 這是一個重要的數字.
- 八.
- 它們都想在最外層殼
- 有八個電子.
- 這是原子最穩定的組態. 或者,
- 我猜你可以說, 某種程度來講,
- 是原子比較好的能態.
- 為什麼是八這個數字呢?
- 嗯, 那值得想想.
- 這是自然界繃出來的
- 另一個基本的數字.
- 我已經想過一點兒.
- 這一定跟原子的最外層殼有關,
- 當有八個電子時, 它們之間能很好地共鳴.
- 它們之間不會相互妨礙.
- 或者說不會互相排斥.
- 我也不知道答案.
- 坦白說, 如果有人真的可以回答
- 為什麼是八, 剛剛好八, 的問題, 那他們在物理和化學的領域裡,
- 就會有番大事業.
- 但是藉著實驗, 已經建立了
- 原子想要在最外層殼
- 擁有八個電子的概念.
- 所以, 問題是, 假如你要處置像 ----
- 比方說,你要處置鉀(K)時,
- 是吧?
- 鉀(K)的最外層殼有一個電子.
- 且說, 你有像氯(Cl)的東西,
- 它的最外層殼有七個電子.
- 如果你把鉀(K)放在氯(Cl)旁邊時
- 你想會發生什麼呢?
- 會發生什麼呢?
- 嗯, 氯(Cl)要變成八個電子
- 最簡單的方法是什麼呢?
- 它的最外層殼有七個電子.
- 什麼方法最簡單呢?
- 嗯, 它是很想很想獲得一個電子.
- 讓鉀(K)的最外層殼有八個電子的
- 最簡單的方法是什麼呢?
- 嗯, 如果它失去一個電子,
- 它的最外層殼就有八個電子了, 對嗎?
- 它的最外層殼就不再是第四能殼了.
- 將會是第三能殼.
- 但它的第三能殼將會有八個電子.
- 它的組態會看起來像氬(Ar)一樣,
- 如果它失去那個電子的話.
- 它就會在一個較穩定的狀態中.
- 那麼, 要是你把鉀(K)放在氯(Cl)前面時,
- 會發生什麼呢？
- 這個電子很想要跳脫鉀(K),
- 這樣鉀(K)的最外層殼就會有八個電子了,
- 或是說它會有和氬(Ar)一樣的電子組態.
- 而那個電子會跳到氯(Cl)身上,
- 而氯(Cl)的最外層殼
- 將會有八個電子, 同時有個
- 像氬(Ar)那樣的電子組態.
- 如此一來, 你可以想像得到, 在這兒的這一族,
- 叫作鹼金屬的, 鹼金屬 ----
- 在下一集視頻中我們可能會
- 談到為什麼它們被叫作金屬 ----
- 這兒的這一族, 鹼金屬.
- 它們傾向於把氫(H)除外,
- 我們將會談論這點.
- 這些真的想要給出電子.
- 正因如此, 它們的反應性非常非常高,
- 尤其是當它們處在這些元素前時,
- 在這兒的這些黃色的元素,
- 被叫作鹵素的.
- 相反地, 這些真的很想從別的東西那兒奪走電子,
- 因為它們只需要一個就可以達到八(電子的結構).
- 它們通常想送出電子,
- 因為它們只需要送出一個就可以達到八.
- 為什麼氫(H)真的不被包括(在這一族)的理由
- 是因為氫(H)不像這些元素
- 那麼想要送出它的電子.
- 最外層殼想要達到八(電子結構)的這一規則,
- 對於除了氫(H)和氦(He)之外的
- 所有元素都適用.
- 氫(H)和氦(He), 因為它們只有一層殼,
- 所以它們有兩個電子就開心了.
- 確實對於氫(H)來說, 它可以失去一個電子,
- 但也可以同樣容易地接受一個電子以致快樂,
- 因為這樣第一能殼就被填滿了.
- 但所有這些其他個(元素), 這些鹼金屬,
- 它們非常想送出電子.
- 當學化學的人談論起金屬性時,
- 他們實際上是在說某物
- 有多麼的想送出電子.
- 無論如何, 我沒時間了.
- 在下一集視頻中, 我們將
- 繼續討論週期表中的各族
- 和我們可以因之確認的任何趨勢.