中國的最外層電子(最外層6個電子)
xj
2023-08-08
理論解釋太復雜。簡單的說吧。
電子層其實有很多的亞層,我們叫s(最多2個電子),p(最多6個),d(10個),f(14個),每一個亞層的能量都是不同的。排布順序為:1s、2s、2p、3s、3p、4s、 3d、4p……
電子在排布的時候,就是按照能量由低到高的順序排布。
那么,就要先排到4s層上,排滿了以后才會排到3d上。這樣的排布方式,保證了,最外層的數量。
另一種解釋是:洪特規則前提:對于基態原子來說,在能量相等的軌道上,自旋平行的電子數目最多時,原子的能量最低。所以在能量相等的軌道上,電子盡可能自旋平行地多占不同的軌道。例如碳原子核外有6個電子,按能量最低原理和泡利不相容原理,首先有2個電子排布到第一層的1s軌道中,另外2個電子填入第二層的2s軌道中,剩余2個電子排布在2個p軌道上,具有相同的自旋方向,而不是兩個電子集中在一個p軌道,自旋方向相反。作為洪特規則的補充,能量相等的軌道全充滿、半克滿或全空的狀態比較穩定。
根據以上原則,電子在原子軌道中填充排布的順序為1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d…。
下面我們運用核外電子排布的三原則來討論核外電子排布的幾個實例。
氮(N)原子核外有7個電子,根據能量最低原理和保里不相容原理,首先有2個電子排布到第一層的1s軌道中,又有2個電子排布到第二層的2s軌道中。按照洪特規則,余下的3個電子將以相同的自旋方式分別排布到3個方向不同但能量相同的2p軌道中。氮原子的電子排布式為1s2 2s2 2p3。這種用量子數n和l表示的電子排布方式,叫做電子構型或電子組態,右上角的數字是軌道中的電子數目。也可以用下式比較形象地表明這些電子的磁量子數和自旋量子數:
電子的磁量子數和自旋量子數
氖(Ne)原子核外有10個電子,根據電子排布三原則,第一電子層中有2個電子排布到1s軌道上,第二層中有8個電子,其中2個排布到2s軌道上,6個排布到2p軌道上。因此氛的原子結構可以用電子構型表示為1s2 2s2 2p6。這種最外電子層為8電子的結構,通常是一種比較穩定的結構,稱為稀有氣體結構。
鈉(Na)原子核外共有11個電子,按照電子排布順序,最后一個電子應填充到第三電子層上,它的電子構型為1s2 2s2 2p6 3s1。為了避免電子結構式書寫過繁,也可以把內層電子已達到稀有氣體結構的部分寫成“原子實”,以稀有氣體的元素符號外加方括號來表示,例如鈉原子的電子構型也可以表示為〔Ne〕3s1
鉀(K)原子核外共有19個電子,由于3p和4s軌道能級交錯,第19個電子填入4s軌道而不填入3p軌道,它的電子構型為1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1或〔Ar〕4s1。同理20號元素鈣(Ca)的第19,20個電子也填入4s軌道,鈣原子的電子構型為〔Ar〕4s2。
鉻(Cr)原子核外有24個電子,最高能級組中有6個電子。鉻的電子構型為〔Ar〕3d5 4s1,而不是〔Ar〕3d4 4s2。這是因為3d5的半充滿結構是一種能量較低的穩定結構。
洪特規則之一
洪特規則是在等價軌道(指相同電子層、電子亞層上的各個軌道)上排布的電子將盡可能分占不同的軌道,且自旋方向相同。后來經量子力學證明,電子這樣排布可能使能量最低,所以洪特規則也可以包括在能量最低原理中。
洪特規則之二
洪特規則 又稱等價軌道規則。在同一個電子亞層中排布的電子,總是盡先占據不同的軌道,且自旋方向相同。如氮原子中的3個p電子分布于3個p軌道上并取向相同的自旋方向。p軌道上有3個電子、d軌道上有5個電子、f軌道上有7個電子時,都是半充滿的穩定結構。另外量子力學的研究表明;等價軌道全空(p0、d0、f0)和全滿時(p6、d10、f14)的結構,也具有較低能量和較大的穩定性。像鐵離子Fe3+(3d5)和亞鐵離子Fe2+(3d6)對比看,從3d6→3d5才穩定,這和亞鐵離子不穩定易被氧化的事實相符合。根據洪特規則鉻的電子排布式應為1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1。
生活中的相對論有哪些?相對論是比牛頓力學更深刻的科學理論,一般我們認為,只有在高速運動下相對論效應才明顯;實際上,在我們日常生活中,就有一些現象,本質上只有加上相對論才能夠得到完美解釋。
黃金的顏色
黃金是一種稀有金屬,高純度的黃金呈發亮的金黃色,其實黃金的顏色中就隱藏著相對論。
金屬的最外層電子數通常較少,容易丟失形成自由電子,電子在不同能級間的躍遷也頻繁,當外界光子撞擊金屬時,光子會被金屬吸收后重新發射出來,其中對可見光波長的反射最為明顯,所以絕大部分金屬呈現出金屬光澤。
金是第79號化學元素,有6個電子層,電子排布分別是2-8-18-32-18-1,金屬于重原子,內層電子的經典繞核速度非常快(達到了光速的65%),以至于內層電子的相對論質增效應非常明顯。
導致的結果就是電子軌道稍微向內收縮,相鄰電子軌道間的能帶間隙降低,其中金原子核外電子的第5層和第6層能帶間隙降低到大約2.4eV,對應可見光中的藍色波段,當可見光照射到金原子上時,藍色光容易被吸收,而藍色的互補色是黃色,所以金塊會呈現金黃色;也正是因為電子軌道更加靠近原子核,所以金的化學性質非常穩定。
電磁鐵的本質
根據麥克斯韋方程組,電能生磁,磁也能生電,這是經典力學描述電和磁之間的相互關系,但僅限于表面現象,更深層的機制其實可以用相對論來解釋。
我們知道,在通電導線周圍會產生磁場,帶電粒子在磁場中做切割磁感線的運動會受到洛倫茲力,通常情況下, 導線中帶正電荷的原子核,與帶負電荷的電子會相互抵消電荷凈值,對外不顯電性。
當導線中的電子定向移動,外部電荷也相對于導線做軸向運動時,在外部電荷的參考系看來,導線是向左移動的,導線內部的正電荷也隨著導線向左運動,這時候就得考慮相對論尺縮效應,導致的結果就是給定導線空間內的正電荷密度大于負電荷密度,導線的凈電荷不為零,此時就會對外界的帶電粒子產生庫侖力,如果是兩條同向導線通電就會相互排斥。
不止是電磁鐵,一切有關磁的現象,本質上都可以用相對論來進行解釋,磁力的溯源最終都是庫侖力,所以電和磁本身就是統一的,我們解釋為磁力還是庫侖力,其實取決于我們所處的參考系。
有人可能會說,對于導線中電流來說,電子定向移動的速度只有每秒幾毫米~幾厘米,遠遠低于光速,怎么可能會有這么明顯的相對論效應?
其中的原因在于,庫侖力的強度非常大,相對強度是萬有引力的10^37倍,我們把1千克氫原子中的質子和電子完全分開,放到相距30厘米的地方,它們之間的吸引力將和地球對月球的萬有引力相當;所以即便導線中自由電子的運動速度很慢,但是庫侖力足以引起明顯的相對論效應。
汞在常溫下呈液態
汞的熔點只有-39℃,是所有金屬當中最低的,常溫下呈液態,這當中其實也包含了量子力學和相對論。
前面我們提到金(79號元素)的最外層電子數為1,而汞是第80號元素,最外層電子數是2。對于金來說,6s軌道上的電子數未滿,需要和相鄰原子共享最外層電子,導致金的熔點很高。
而汞的6s軌道上電子數滿了,與金原子一樣,汞的電子軌道也因為相對論效應發生了收縮,6s軌道降低,使得6s軌道距離下一個6p軌道變遠,其結果就是汞的6s軌道電子異常穩定,難以和相鄰原子發生相互作用,導致汞的熔沸點非常低。
全球定位系統
衛星定位想要獲得足夠的精度,其衛星使用的時鐘必須非常精確,精確到納秒級別(十億分之一秒),同步軌道定位衛星以每秒3公里的速度繞地球運轉,每天的相對論時間膨脹大約是4微秒,如果不加以修正,每天定位產生的累計誤差將達到8公里。
所以全球定位系統(包括中國的北斗,美國的GPS等等)是離不開相對論的,這也是我們在日常生活中,接觸相對論最直接的地方。
化合價的定義中國哪個省考過是物質中的原子得失的電子數或共用電子對偏移的數目。
化合價表示原子之間互相化合時原子得失電子的數目。
化合價也是元素在形成化合物時表現出的一種性質。
元素在相互化合時,反應物原子的個數比并不是一定的,而是根據原子的最外層電子數決定的。比如,一個鈉離子(化合價為+1,失去一個電子)一定是和一個氯離子(化合價為-1,得到一個電子)結合。而一個鎂離子(化合價為+2,失去兩個電子)一定是和2個氯離子結合。如果形成的化合物的離子的化合價代數和不為零,就不能使構成離子化合物的陰陽離子和構成共價化合物分子的原子的最外電子層成為穩定結構。也就不能形成穩定的化合物。
化合價的概念就由此而來,那么元素的核外電子相互化合的數目,就決定了這種元素的化合價,化合價就是為了方便表示原子相互化合的數目而設置的。學習化合價時你應該了解化合物中元素化合價的規定。
[img]分子原子離子中國人歌詞分子構成:水,氧氣,氫氣,二氧化碳,氨氣,氯化氫 等
原子構成:所有金屬,稀有氣體,固態非金屬[碳,硅,硫,磷等]
離子構成:氯化鈉、硫酸鋇、氫氧化鈉等
具有115個質子和196個中子的原子核,其原子量是多少,價層電子排布式與哪種元素的性質類似每周期所包含元素數目分別為:2、8、8、18、18、32、32。用115去減這些數字就可知115號元素在周期表中什么位置。
115-2-8-8-18-18-32=29,可知其在周期表中第七周期的倒數第4的位置,也就是VA族。
由于是放射性元素,所以通常不表示其元素的相對原子質量,而以其半衰期最長的同位素的質量數表示。按照題中所給條件,只能說該元素的這種原子的質量數是115+196=311。
價層電子排布式為:7s(2)7p(3)。與鉍元素(第六周期VA族)性質相似。
實際上這種元素已經被命名。2016年6月8日,國際純粹與應用化學聯合會宣布,將合成化學元素第115號(Mc)提名為化學新元素。該元素由勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室和俄羅斯的科學家聯合合成[1] ,他們將115號元素命名為以“莫斯科”英文地名拼寫為開頭的Moscovium(縮寫Mc)。2017年5月9日,中國科學院、國家語言文字工作委員會、全國科學技術名詞審定委員會在北京聯合召開發布會,正式向社會發布115號元素“鏌”。
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