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到目前爲止 我們已經學習了一些
關於決定電子構型的知識
來看看能否用這些知識把周期表上的元素進行歸類
然後來推測一下
它們是怎樣和其它元素進行反應的
現在讓我們通過一些練習
來寫出幾個元素的電子構型
現在讓我們來看看Li
它看起來像什麽呢
這是Li的電子構型
第一層 1s2
有兩個電子
然後是2s1
有時爲了節省時間 爲了標記
你可以想象一下Li的電子構型
有一部分是跟He完全一樣的
這是He的電子構型 再加上2s1
Li的電子構型也可以寫作——用淺藍色表示——
也可以寫成[He]2s1
這在本質上意味著Li的電子構型
就跟我們之前寫的
He的電子構型
加上2s1
你可以在很多地方用到
比如當我們想寫出
Fe的電子構型時
不是寫出所有的亞層
比如先寫1s2 接著2s2 然後2p6
不需要寫這些 你可以說
Fe有著跟其他元素同樣電子結構的部分
所以 Fe的電子結構是
跟Ar的差不多
有一部分跟Ar的電子構型一樣
所以你可以把Ar寫在方括號裏
然後在後面寫4s2
然後是 1 2 3 4 5 6
d6
因此我們知道在d亞層
或者說在周期表的d區
實際上是電子在回填到上一能層
在第四周期裏
其中d區中的元素 會去回填第三能層的電子
所以就是3d6
有人就會問一個有趣的問題
爲什麽會這樣呢
爲什麽不接著占據外面軌道呢
爲什麽電子不填充第四層的d軌道呢
我是這樣想的——從直觀上來講
原子世界的事很多都是這樣
僅是在一些方面不是直觀的
我個人是這麽認爲的 隨著原子越來越大
先前的軌道之間有了更多的空隙
舉個例子 可以這麽想象
第一能層是這樣的
s亞層是這樣的
接著我把它切割掉
這就是p亞層
這可看作是第二能層
p亞層是這樣的
然後電子接下來想填入的
就是第三能層了對嗎
所以第三能層是這樣的
然後第三能層的p軌道被填滿
這只是一個直觀的印象
當然電子不真的是這樣填充的
第三層的p軌道有可能類似於這樣
看起來跟這個一樣
像這個一樣
然後到了第四能層
到了第四能層
s亞層是這樣的
電子不是繼續填滿下一個p軌道
現在輪到了d區的元素
所以這是——讓我做些標記——4s亞層
這是3s亞層
這是3p亞層
這是2p層
這是2s層
1s在2s內層
所以不用考慮太多
但我對d軌道被回填原因的直觀感覺
是因爲原子變得越來越大了
因爲這些軌道之間存在空隙
現在 填滿4s軌道後
這是4s軌道
又回去重新填3d軌道
我們回去
去填這些空隙
這裡的能量比這裡更低一些
需要更多能量去塞電子
回到3d亞層 回到那兒
填完3d亞層之後
就會又回到了4p亞層 像這樣
所以電子更傾向於到另一能層
也就是第四能層 而不是回填3d亞層
一旦填完第四能層
電子也填補了其中的空隙
隨著電子數越來越大
中間有越來越多的空隙
最後 當原子足夠大時
d層之間會有空隙
這就是d軌道
這就是f軌道存在的地方
這就是我對於電子排布的猜想
很顯然 我們到達了原子的標度
在我看來 我只能做到這些了
但可以這麽說
雖然這不是我想要說的 但這是個好問題
就是爲什麽在第四周期的元素
電子要回填第三層呢
好了
這是寫出Fe的電子構型的簡單方法
我說這些就是爲了說明
最外層的電子數是多少
對於Li來說
最外層有一個電子
這是最外層軌道
有一個電子
這裡也是一樣的
而對於Fe來說
最外層有多少電子呢
記住 最外層是元素所在的周期
這是最外層
雖然這些是能量更高的電子
需要更多的能量
去填入較低的能級
這些是最外層的能層
第四能層 是參與化學反應的一層
有多少個電子呢
有兩個
這是一件很重要的事
有兩個
最外層有兩個電子
事實上
每個粉色的元素最外層都有兩個電子
每一個處於d區的元素都是兩個 會怎樣呢
不管在哪個周期
比如第五周期
對吧
將有5s1
5s2
然後要回去
填充第四層
對吧
當說到外層有多少電子時
像這樣在第五層
將會看到兩個電子
所以所有這些都將會有
兩個電子在最外層
這種情況下 最外層電子
將會是4s2 對吧
因爲即使要回去填充3d軌道
但最外層仍是4s2
所以這個還是有兩個電子在最外層
這一族有多少個呢
我剛剛用了一個詞
我不記得我之前定義過沒有
族就是周期表中的列
你們可以發現 它們都有相同的性質
第一族的每一個元素
最外層都有一個電子
如果你不相信 看看H元素
H的電子構型的1s1
它的最外層是1s
其中有一個電子
對吧
這些都是這樣
所有這些元素都有兩個電子
在最外層
這些元素有相同的兩個電子
我們可以這樣認爲 這兩個電子在每個元素的最外層
之後電子就回填d亞層
但對於他們的最外層電子層來講
只有兩個電子
然後你一旦填完d亞層 就是一旦回填完
對於第四周期元素
回填的是3d亞層
填滿後再去填第四能層
現在就是p區元素了對嗎
所以這個元素將有
三個電子在最外層
或者說有三個價電子
這個是4 5 6 7 8
讓我再來說一個 以免你們不相信我
Sn的電子構型是什麽呢?
這是Se嗎?
我不太確定
就說Sn吧
它的電子構型是什麽呢
它和Kr構型有一樣的地方
這就是Kr
這就是那個元素
Sn有跟Kr一樣的部分
所以我可以說出Kr的電子構型
僅僅是通過整個元素周期表
但這只是一個比較快的方法
前面跟Kr一樣 然後是5s2 5s2
接著回填d區
有十個電子
就是4d10
然後開始填p區電子
填第五能層的
5p2
所以它有幾個價電子呢
價電子 或者說是最外層電子
哪個是最外層
是第五能層
所以是這些和這些
這些電子有更高的能量
就需要更多一點的能量
把它們塞回之前的電子層
比起把它們放到s軌道要多
但當我們提到參與化學反應的電子
這是我要強調的地方
和其他原子反應的是電子
或者有時是跟其他電子反應
這個元素有四個外層電子
你可以看到
四個外層電子
由於外層電子是我們大部分時候
會去關心的東西
這兒有一個——我想你可以說
一種可以只表示出外層電子的表示方法
所以說 H 我們可以這樣寫
你只寫出了最外層電子 也就是價電子
價電子就是最外層電子
你可以這樣寫
寫成這樣
但你可能會說
H外圍只有一個電子
那Fe的應該怎麽寫呢
Fe 在這兒 怎麽寫呢
最外層有兩個電子
所以Fe可以這樣寫
電子有配對的趨勢
然後我想舉一個例子
如果這是Sn 這是Se
讓我們說說C
C最外層有四個電子
所以可以寫成這樣
C 寫成這樣
如果不想讓他們配對
理論上我也可以寫成
現在它們可以和其他物質反應了
這一點告訴我
這個元素最外層有一個電子
這些藍色的 這些惰性氣體
讓我們簡單來介紹一下
它們最外層有八個電子
這些對我研究
化學反應有什麽幫助呢
這說明所有的原子
都趨於最外層達到八個電子
這是一個重要的數字
八
這些元素趨於形成八個電子
在最外層
這是原子最穩定的構型
我猜你們會說 某種程度上講
原子更穩定的能量狀態
爲什麽是八個電子呢
讓我們想一想
這是另一個基本的數字
在自然界中
我剛剛想過一些
這肯定跟原子的最外層有關
當有八個電子時 它們之間能很好地共存
它們之間不會相互妨礙
或者說不會互相排斥
我也不知道原因
坦白地講
如果真的有人可以準確地解釋
爲什麽是八 他們在物理和化學領域
事業前景將一片大好
但這是已經在實驗中證實了的
原子有形成8個電子的趨勢
在最外層
所以問題是 當你要研究
比方說當你要研究K時
對吧
K最外層有一個電子
這時又有Cl的存在
最外層有七個電子
你覺得會發生什麽呢
當你把K放在Cl旁邊時
會發生什麽呢
把Cl會變成八電子結構
最簡單的方法是什麽呢
它最外層有七個電子
什麽方法最簡單呢
它是很想很想獲得一個電子
對於K來說 最簡單的方法
使最外層有八個電子是什麽呢
如果它失去一個電子
他的最外層就有八個電子了對嗎
它的最外層的電子層就不是第四能層了
將是第三能層
它的第三能層將會有八個電子
它的構型會像Ar一樣
如果它失去那個電子
就會形成更穩定的狀態
那麽當你把Na放在Cl前面時
會發生什麽呢?
電子將會有很強的脫離Na的趨勢
這樣Na的最外層就會有八個電子了
電子構型像Ar一樣
而這個電子被Cl吸引過去
這時Cl就
在最外層有八個電子
也會形成像Ar那樣穩定的構型
然後你可以想象得到 這一族
也叫作鹼金屬
我們可能會在下一個影片中
解釋爲什麽它們被叫作金屬
這一族 鹼金屬
他們中不包括H
我們將要介紹這點
這些鹼金屬有失去電子的趨勢
正因爲如此 它們的化學性質非常活躍
尤其是當它們處在這些元素前時
這些黃色的元素
它們被叫作鹵素
它們有很強地吸引電子的趨勢
因爲它們只需要一個就可以達到八電子結構
它們想失去電子
因爲它們只需要一個電子就可以達到八個
至於爲什麽H
不屬於鹼金屬 是因爲
H原子沒有像它們那麽強的失去電子的趨勢
想要達到八電子結構的這一規則
對於所有元素都適用
除了H和He
H和He 因爲它們只有一個電子層
當它們有兩個電子時就很開心了
確實對於H來說 它可以失去一個電子
但它更樂意接受一個電子來達到穩定
因爲這樣也可以填滿第一能層
但對於其他鹼金屬來說
它們非常想失去電子
當學化學的人談論起金屬的性質時
他們實際上是在說
它們失去電子的能力
好了 時間差不多了
再下一個影片中 我們將
繼續探討周期表中的族
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