在上一集視頻中, 我們談到每個原子究竟如何
都想要有八個 ---- 讓我把它寫下來 ----
在最外層殼有八個電子.
這算是一種電子可以有的
最穩定的組態. 根據這個
通過觀察這世界而決定的事實, 真的, 我們
可以開始理解週期表裡
不同族(元素)可能會發生的現象.
(元素)週期表裡的一族
只是表中的一列.
像這一族, 就在這兒. 事實上, 我會從這一族
開始, 因為它有個特殊的名稱.
在這兒的這一族(元素)叫做惰性氣體.
那麼, 週期表中同一族從上到下
有什麼共同點呢?
或說, 週期表中同一列(的元素)有什麼共同點呢?
嗯, 在上一集視頻中, 我們看到同一列的每一個元素
擁有相同的價電子數.
或者說它們的最外層殼有
相同的電子數.
我們也搞清楚了那是怎麼回事.
就在這兒的這一列, 我們知道是鹼金屬,
它們的最外層殼有一個電子.
我已警告過,
氫(H)不能算作鹼金屬.
首先, 它通常不是以金屬形態存在.
另外, 它不像其他金屬一樣那麼想
給出電子.
當我們討論到元素的金屬性時,
實際上是在討論它
給出電子的可能性.
我們將會談到金屬的其他性質,
特別是我們把它們看成是有光澤的
和可能會導電的這一角度,
看看那在週期表裡是怎麼個說法.
無論如何, 回到我剛才談的.
這一列, 就在這兒, 這叫做
鹼土金屬.
這就是鹼土金屬, 鹼土金屬.
這些 這些(元素)的最外層殼都有兩個電子.
記住, 每一個都想達到八(電子結構).
如果這些傢伙要靠加入電子來達到八(電子結構),
它們可有條長路得走.
若用此法, 我們得加七個電子.
它們得加入六個電子.
那它們要從哪裡搶奪電子呢？
因為這些傢伙不想給出電子,
它們已經很接近八了.
所以, 對週期表左邊這些元素來說,
給出電子容易多了.
事實上, 當只有一個電子可以給出時 ----
尤其是氫(H)以外的元素 ----
當只有一個電子可以給出時, 它真想給.
正因如此, 在這兒的這些元素
很少以元素的狀態存在.
我所謂的元素的狀態, 是指那兒除了鋰(Li)以外沒別的東西,
那兒除了鈉(Na)以外沒別的東西,
那兒除了鉀(K)以外沒別的東西.
當你找到這些元素時, 它們
可能已經和某物反應了.
很可能就是和週期表這邊的某一物,
因為這個很想給,
而這個很想得.
於是, 反應很可能就發生了.
這些(元素)的反應性還活潑.
鹼土金屬的反應性還算活潑,
但不如鹼金屬(那麼活潑).
那是因為這些傢伙已經非常
接近那個穩定, 神奇的數字八了.
而這些傢伙就離得稍遠一點.
所以, 它們要花多一點的 ---- 我猜你可以說 ---- 力氣
來給出兩個電子.
這些傢伙只需要給出一個(電子).
我們已經知道這列 我們已經知道這列(元素)的最外層殼
有兩個電子.
接下來的這些元素, 叫做過渡金屬,
隨著電子的加入,
它們只是回填入上一層能殼的d次殼.
對吧?
所以, 它們的最外層殼仍有兩個電子.
仍有那些 ----
如果這是第四週期,
那麼這些元素的最外層殼都是4s2.
而這些元素都只是回填到
3d次軌,
或是說3d次殼.
這些都是二.
這些都有兩個最外層電子.
因此, 所有這些, 就像鹼土金屬一樣,
需要失去兩個電子以求"快樂".
我思考這個問題的方法是, 而這真的僅是一種方法 ----
它可能會在物理現實世界中被證實 ----
這些傢伙似乎有一條深櫈般的電子,
假使它們可以脫去這些價電子中的幾個 ----
比方說, 我寫, 鐵(Fe)有兩個價電子, 像那樣 ----
即使脫去這些(價)電子,
它們在上一層能殼的d次軌中
還貯存了一些電子.
所以, 如果它給出了4s的兩個電子,
它仍有那些較高能態的
3d電子可以取代.
我會把東西都加上引號,
因為這些只是我想像事情的方法.
我之所以特別強調這一點的理由
是因為金屬對給出電子很大方.
這些傢伙反應了.
它們說, 嘿, 拿走我的電子吧.
這些傢伙說, 把這兩個電子拿走吧.
而這些傢伙, 它們開始說, ---- 尤其是當你填d次軌時 ----
我也有這兩個電子,
並且我不只有那兩個電子, 我還有更多個電子從
---- 幾乎是從 ---- 那兒來.
我儲備了一些在d次軌裡.
而這些過渡金屬會發生的,
特別是金屬會發生的, ---- 在這兒的這些
是金屬, 它們並不在同一族裡,
不過這些是金屬, 用這個顏色表示的 ----
是它們有很多電子可給, 不只是有在那兒那些額外的,
而且還填了它們的d次軌,
它們彷彿可以 ---- 特別是當它們在元素的形態時,
當我說元素的形態時, 這表示你只有
一大塊(單質)鋁(Al).
還沒有跟氧(O)之類的任何東西反應的鋁(Al).
就是一大把鋁(Al).
對吧?
當你有一大把鋁(Al)時, 會發生的是
所有鋁(Al)原子之間會形成金屬鍵.
這麼說吧, 我有這些額外的 ----
以鋁(Al)為例, 我確實有三個電子
在最外層能殼裡.
但是, 我還有這些
d次軌裡的回填電子.
我將要和其他鋁(Al)原子共用它們.
於是, 你造出了一片鋁(Al)原子的海洋,
而且它們相互吸引.
或是說, 你造了鋁(Al)的這片電子海.
也就是, 在原子和原子之間有一群電子,
而由於原子彷若貢獻出這些電子,
它們就被吸引著.
對吧?
至於真正的原子 ---- 這該是正價的鋁(Al),
或許已給出了三個電子.
但是, 我在這兒說得不夠精準,
我只是想讓你知道事情是如何運作的.
這就是為什麼金屬導電非常好,
因為電流就是一把電子在移動,
而為了讓電子能夠移動, 要有剩餘的電子
閒散在四處.
所以, 在這個區域附近的元素是
很好的導體.
事實上, 銀(Ag)是最好的導體.
銀(Ag), 就在這兒, 是這個行星上最好的導體.
為什麼它沒被用來做導線而是用銅(Cu)的理由,
是因為銅(Cu)比銀(Ag)更容易到手.
但銀(Ag)是最好的導體.
對於這點, 我的思考方式是 ---- 一旦你
填滿了一個軌跡, 那個軌跡
就會變得有幾分穩定了.
所以, 這些傢伙全部都填滿了它們的d軌跡.
而這些傢伙, 它們的d軌跡沒被填滿.
因此, 它們有很多過剩的電子,
這對導電性能很有好處.
注意, 那只是個直觀.
我還沒有做過實驗來證明.
但是, 它可以幫助你理解
物質為什麼可以導電和其他.
所以, 這些是過渡金屬.
這些實際上被看做是金屬.
至於為什麼這些會被叫做
過渡金屬, 是因為它們填了D段.
但是, 過渡金屬聽起來
好像不如金屬那麼好.
我一想到金屬, 鐵(Fe)是
我最先想到的.
我當然會想到銀(Ag), 銅(Cu) 和金(Au)是金屬.
所以, 稱它們為過渡金屬是有點不公平.
我倒真的不認為鋁(Al)比, 譬如說, 鐵(Fe)
更像個金屬.
但是在化學分類的世界裡,
鋁(Al)比較算是個金屬.
在這兒的這些元素, ----
我知道我有點岔離了族的概念.
但讓我還是真的寫下價電子來. ----
所以, 這些都有三個價電子.
四, 五, 六, 七.
這些的最外層殼
都有三個電子.
似乎對它們來說, 給出電子比得到電子更容易,
也許現在, 在某些情況下, 可能會有 ----
特別是在, 就說吧, 硼(B)的例子中 ---- 可能會有
某一情況下它會得到五個電子,
儘管這似乎蠻難的.
給出三個電子要容易多了,
這就是為什麼這麼多
"正名的"金屬出現在這一類裡.
如你所見, 當你順著週期表從上往下,
你會找到有愈來愈多
價電子的金屬.
比方說, 鉛(Pb)吧,
它仍然是個金屬, 儘管它有
四個價電子.
而那是因為原子體積很大, 半徑很長,
以致最外層的殼離原子核很遠,
那些電子較易被釋出.
舉例來說, 你往下走, 首先是碳(C),
它的那些電子離原子核很近.
所以, 它們很難被釋出.
所以, 碳(C)比較可能是從別處
獲得電子來達到八(電子結構).
然而, 這些元素的價電子離原子核
很遠, 以至於它們更可能想要
丟掉這些電子來達到八(電子結構),
好回到, 比方說, 氙(Xe)的電子組態.
接著看, 這些是非金屬.
對吧?
在大多數反應中,
它們更可能得到電子.
然後,黃色的這一類, 我說過它們的反應性極為活潑,
尤其是在和這兒的鹼金屬反應時極為活潑,
這些叫做鹵素.
你可能之前已經聽說過這個名詞了,
鹵素燈.
叫它們鹵素燈是一點也不錯.
這可不是隨意選的幾個字.
或許我將來會做一集鹵素燈的視頻.
最後, 我們來到惰性氣體.
惰性氣體有什麼有趣的事呢?
嗯, 它們的最外層殼
有八個電子, 對吧?
除了氦(He)以外.
氦(He)有兩個, 是吧?
氦(He)的電子組態是1s2.
但其餘的這些元素, ----
這個的電子組態是1s2, ----
這是氖(Ne) ----
1s2, 2s2, 2p6.
它的最外層殼有八個電子.
所以, 它很開心.
氬(Ar), 也是一樣.
最外層的電子組態會是3s2, 3p6.
氪(Kr)的最外層殼的電子組態
將會是4s2, 4p6.
它也將有一些3d電子,
因為要回填到這裡.
但是, 所有這些的最外層殼都有八個電子,
所以, 它們很快樂.
它們欠缺可以做為參與反應的獎勵.
它們是那種, 嘿, 所有你們這些其他的元素,
儘管進行你們必須做的瘋狂反應,
我們可是安於現狀.
我們既不給也不搶電子.
正因為如此, 它們的反應性極不活潑.
非常非常的不活潑.
如你所知, 當年人們製造
這種齊柏林式飛艇, 這種巨大的飛艇時 ---- 興登堡號就是個
著名的例子 ---- 他們選用氫氣.
顯然氫氣是一種反應性很活潑的物質.
事實上, 它非常易燃, 這是為什麼它很快
就會爆炸. 這也是為什麼現在小丑和兒童玩的氣球的
製造商寧願改用氦氣.
因為氦氣是惰性氣體, 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, 我想, 這集結束了.
在下一集視頻裡, 我們要多討論一下
橫跨(元素)週期表的趨勢.