WEBVTT

00:00:00.840 --> 00:00:04.740
在上一集視頻中, 我們談到每個原子究竟如何

00:00:04.740 --> 00:00:08.280
都想要有八個 ---- 讓我把它寫下來 ----

00:00:08.280 --> 00:00:11.030
在最外層殼有八個電子.

00:00:11.030 --> 00:00:14.510
這算是一種電子可以有的

00:00:14.510 --> 00:00:17.740
最穩定的組態. 根據這個

00:00:17.740 --> 00:00:21.180
通過觀察這世界而決定的事實, 真的, 我們

00:00:21.180 --> 00:00:24.420
可以開始理解週期表裡

00:00:24.420 --> 00:00:26.350
不同族(元素)可能會發生的現象.

00:00:26.350 --> 00:00:28.820
(元素)週期表裡的一族

00:00:28.820 --> 00:00:30.220
只是表中的一列.

00:00:30.220 --> 00:00:32.479
像這一族, 就在這兒. 事實上, 我會從這一族

00:00:32.479 --> 00:00:35.960
開始, 因為它有個特殊的名稱.

00:00:35.960 --> 00:00:39.160
在這兒的這一族(元素)叫做惰性氣體.

00:00:39.160 --> 00:00:41.860
那麼, 週期表中同一族從上到下

00:00:41.860 --> 00:00:42.900
有什麼共同點呢?

00:00:42.900 --> 00:00:45.970
或說, 週期表中同一列(的元素)有什麼共同點呢?

00:00:45.970 --> 00:00:50.100
嗯, 在上一集視頻中, 我們看到同一列的每一個元素

00:00:50.100 --> 00:00:52.700
擁有相同的價電子數.

00:00:52.700 --> 00:00:55.220
或者說它們的最外層殼有

00:00:55.220 --> 00:00:56.580
相同的電子數.

00:00:56.580 --> 00:00:58.000
我們也搞清楚了那是怎麼回事.

00:00:58.000 --> 00:01:01.160
就在這兒的這一列, 我們知道是鹼金屬,

00:01:01.160 --> 00:01:05.830
它們的最外層殼有一個電子.

00:01:05.830 --> 00:01:08.530
我已警告過,

00:01:08.530 --> 00:01:10.830
氫(H)不能算作鹼金屬.

00:01:10.830 --> 00:01:13.230
首先, 它通常不是以金屬形態存在.

00:01:13.230 --> 00:01:16.320
另外, 它不像其他金屬一樣那麼想

00:01:16.320 --> 00:01:17.490
給出電子.

00:01:17.490 --> 00:01:21.080
當我們討論到元素的金屬性時,

00:01:21.080 --> 00:01:23.160
實際上是在討論它

00:01:23.160 --> 00:01:24.640
給出電子的可能性.

00:01:24.640 --> 00:01:26.460
我們將會談到金屬的其他性質,

00:01:26.460 --> 00:01:30.020
特別是我們把它們看成是有光澤的

00:01:30.020 --> 00:01:32.610
和可能會導電的這一角度,

00:01:32.610 --> 00:01:34.060
看看那在週期表裡是怎麼個說法.

00:01:34.060 --> 00:01:35.760
無論如何, 回到我剛才談的.

00:01:35.760 --> 00:01:37.610
這一列, 就在這兒, 這叫做

00:01:37.610 --> 00:01:40.680
鹼土金屬.

00:01:40.680 --> 00:01:42.420
這就是鹼土金屬, 鹼土金屬.

00:01:51.130 --> 00:01:54.340
這些











這些(元素)的最外層殼都有兩個電子.

00:01:54.340 --> 00:01:56.450
記住, 每一個都想達到八(電子結構).

00:01:56.450 --> 00:02:00.070
如果這些傢伙要靠加入電子來達到八(電子結構),

00:02:00.070 --> 00:02:01.130
它們可有條長路得走.

00:02:01.130 --> 00:02:03.570
若用此法, 我們得加七個電子.

00:02:03.570 --> 00:02:05.850
它們得加入六個電子.

00:02:05.850 --> 00:02:07.340
那它們要從哪裡搶奪電子呢？

00:02:07.340 --> 00:02:09.090
因為這些傢伙不想給出電子,

00:02:09.090 --> 00:02:10.860
它們已經很接近八了.

00:02:10.860 --> 00:02:12.980
所以, 對週期表左邊這些元素來說,

00:02:12.980 --> 00:02:15.350
給出電子容易多了.

00:02:15.350 --> 00:02:19.120
事實上, 當只有一個電子可以給出時 ----

00:02:19.120 --> 00:02:22.150
尤其是氫(H)以外的元素 ----

00:02:22.150 --> 00:02:24.980
當只有一個電子可以給出時, 它真想給.

00:02:24.980 --> 00:02:28.330
正因如此, 在這兒的這些元素

00:02:28.330 --> 00:02:30.440
很少以元素的狀態存在.

00:02:30.440 --> 00:02:32.900
我所謂的元素的狀態, 是指那兒除了鋰(Li)以外沒別的東西,

00:02:32.900 --> 00:02:36.730
那兒除了鈉(Na)以外沒別的東西,

00:02:36.730 --> 00:02:37.950
那兒除了鉀(K)以外沒別的東西.

00:02:37.950 --> 00:02:40.610
當你找到這些元素時, 它們

00:02:40.610 --> 00:02:42.530
可能已經和某物反應了.

00:02:42.530 --> 00:02:44.470
很可能就是和週期表這邊的某一物,

00:02:44.470 --> 00:02:46.520
因為這個很想給,

00:02:46.520 --> 00:02:49.150
而這個很想得.

00:02:49.150 --> 00:02:51.340
於是, 反應很可能就發生了.

00:02:51.340 --> 00:02:53.100
這些(元素)的反應性還活潑.

00:02:53.100 --> 00:02:56.200
鹼土金屬的反應性還算活潑,

00:02:56.200 --> 00:02:59.160
但不如鹼金屬(那麼活潑).

00:02:59.160 --> 00:03:02.090
那是因為這些傢伙已經非常

00:03:02.090 --> 00:03:03.840
接近那個穩定, 神奇的數字八了.

00:03:03.840 --> 00:03:06.210
而這些傢伙就離得稍遠一點.

00:03:06.210 --> 00:03:12.420
所以, 它們要花多一點的 ---- 我猜你可以說 ---- 力氣

00:03:12.420 --> 00:03:14.670
來給出兩個電子.

00:03:14.670 --> 00:03:16.820
這些傢伙只需要給出一個(電子).

00:03:16.820 --> 00:03:19.485
我們已經知道這列





我們已經知道這列(元素)的最外層殼

00:03:19.485 --> 00:03:20.440
有兩個電子.

00:03:20.440 --> 00:03:23.140
接下來的這些元素, 叫做過渡金屬,

00:03:23.140 --> 00:03:26.710
隨著電子的加入,

00:03:26.710 --> 00:03:31.410
它們只是回填入上一層能殼的d次殼.

00:03:31.410 --> 00:03:31.940
對吧?

00:03:31.940 --> 00:03:34.920
所以, 它們的最外層殼仍有兩個電子.

00:03:34.920 --> 00:03:36.660
仍有那些 ----

00:03:36.660 --> 00:03:41.300
如果這是第四週期,

00:03:41.300 --> 00:03:45.460
那麼這些元素的最外層殼都是4s2.

00:03:45.460 --> 00:03:48.560
而這些元素都只是回填到

00:03:48.560 --> 00:03:50.720
3d次軌,

00:03:50.720 --> 00:03:52.950
或是說3d次殼.

00:03:52.950 --> 00:03:54.690
這些都是二.

00:03:54.690 --> 00:03:57.400
這些都有兩個最外層電子.

00:03:57.400 --> 00:04:01.190
因此, 所有這些, 就像鹼土金屬一樣,

00:04:01.190 --> 00:04:06.320
需要失去兩個電子以求"快樂".

00:04:06.320 --> 00:04:08.410
我思考這個問題的方法是, 而這真的僅是一種方法 ----

00:04:08.410 --> 00:04:11.810
它可能會在物理現實世界中被證實 ----

00:04:11.810 --> 00:04:14.870
這些傢伙似乎有一條深櫈般的電子,

00:04:14.870 --> 00:04:19.649
假使它們可以脫去這些價電子中的幾個 ----

00:04:19.649 --> 00:04:25.580
比方說, 我寫, 鐵(Fe)有兩個價電子, 像那樣 ----

00:04:25.580 --> 00:04:29.890
即使脫去這些(價)電子,

00:04:29.890 --> 00:04:34.660
它們在上一層能殼的d次軌中

00:04:34.660 --> 00:04:36.420
還貯存了一些電子.

00:04:36.420 --> 00:04:40.980
所以, 如果它給出了4s的兩個電子,

00:04:40.980 --> 00:04:43.740
它仍有那些較高能態的

00:04:43.740 --> 00:04:45.650
3d電子可以取代.

00:04:45.650 --> 00:04:47.930
我會把東西都加上引號,

00:04:47.930 --> 00:04:50.770
因為這些只是我想像事情的方法.

00:04:50.770 --> 00:04:55.010
我之所以特別強調這一點的理由

00:04:55.010 --> 00:04:58.020
是因為金屬對給出電子很大方.

00:04:58.020 --> 00:05:00.380
這些傢伙反應了.

00:05:00.380 --> 00:05:01.780
它們說, 嘿, 拿走我的電子吧.

00:05:01.780 --> 00:05:03.680
這些傢伙說, 把這兩個電子拿走吧.

00:05:03.680 --> 00:05:06.680
而這些傢伙, 它們開始說, ---- 尤其是當你填d次軌時 ----

00:05:06.680 --> 00:05:09.260
我也有這兩個電子,

00:05:09.260 --> 00:05:11.420
並且我不只有那兩個電子, 我還有更多個電子從

00:05:11.420 --> 00:05:13.520
---- 幾乎是從 ---- 那兒來.

00:05:13.520 --> 00:05:16.050
我儲備了一些在d次軌裡.

00:05:16.050 --> 00:05:18.690
而這些過渡金屬會發生的,

00:05:18.690 --> 00:05:21.470
特別是金屬會發生的, ---- 在這兒的這些

00:05:21.470 --> 00:05:24.110
是金屬, 它們並不在同一族裡,

00:05:24.110 --> 00:05:27.960
不過這些是金屬, 用這個顏色表示的 ----

00:05:27.960 --> 00:05:31.940
是它們有很多電子可給, 不只是有在那兒那些額外的,

00:05:31.940 --> 00:05:35.370
而且還填了它們的d次軌,

00:05:35.370 --> 00:05:37.660
它們彷彿可以 ---- 特別是當它們在元素的形態時,

00:05:37.660 --> 00:05:39.820
當我說元素的形態時, 這表示你只有

00:05:39.820 --> 00:05:41.450
一大塊(單質)鋁(Al).

00:05:41.450 --> 00:05:45.700
還沒有跟氧(O)之類的任何東西反應的鋁(Al).

00:05:45.700 --> 00:05:47.500
就是一大把鋁(Al).

00:05:47.500 --> 00:05:47.810
對吧?

00:05:47.810 --> 00:05:49.640
當你有一大把鋁(Al)時, 會發生的是

00:05:49.640 --> 00:05:51.840
所有鋁(Al)原子之間會形成金屬鍵.

00:05:51.840 --> 00:05:54.550
這麼說吧, 我有這些額外的 ----

00:05:54.550 --> 00:05:58.525
以鋁(Al)為例, 我確實有三個電子

00:05:58.525 --> 00:05:59.470
在最外層能殼裡.

00:05:59.470 --> 00:06:02.840
但是, 我還有這些

00:06:02.840 --> 00:06:04.040
d次軌裡的回填電子.

00:06:04.040 --> 00:06:06.600
我將要和其他鋁(Al)原子共用它們.

00:06:06.600 --> 00:06:09.170
於是, 你造出了一片鋁(Al)原子的海洋,

00:06:09.170 --> 00:06:10.430
而且它們相互吸引.

00:06:10.430 --> 00:06:12.750
或是說, 你造了鋁(Al)的這片電子海.

00:06:12.750 --> 00:06:20.090
也就是, 在原子和原子之間有一群電子,

00:06:20.090 --> 00:06:22.620
而由於原子彷若貢獻出這些電子,

00:06:22.620 --> 00:06:24.270
它們就被吸引著.

00:06:24.270 --> 00:06:24.950
對吧?

00:06:24.950 --> 00:06:30.030
至於真正的原子 ---- 這該是正價的鋁(Al),

00:06:30.030 --> 00:06:31.405
或許已給出了三個電子.

00:06:31.405 --> 00:06:33.470
但是, 我在這兒說得不夠精準,

00:06:33.470 --> 00:06:35.410
我只是想讓你知道事情是如何運作的.

00:06:35.410 --> 00:06:38.320
這就是為什麼金屬導電非常好,

00:06:38.320 --> 00:06:41.320
因為電流就是一把電子在移動,

00:06:41.320 --> 00:06:45.460
而為了讓電子能夠移動, 要有剩餘的電子

00:06:45.460 --> 00:06:46.330
閒散在四處.

00:06:46.330 --> 00:06:48.480
所以, 在這個區域附近的元素是

00:06:48.480 --> 00:06:48.980
很好的導體.

00:06:48.980 --> 00:06:53.650
事實上, 銀(Ag)是最好的導體.

00:06:53.650 --> 00:06:57.240
銀(Ag), 就在這兒, 是這個行星上最好的導體.

00:06:57.240 --> 00:07:01.440
為什麼它沒被用來做導線而是用銅(Cu)的理由,

00:07:01.440 --> 00:07:04.300
是因為銅(Cu)比銀(Ag)更容易到手.

00:07:04.300 --> 00:07:06.140
但銀(Ag)是最好的導體.

00:07:06.140 --> 00:07:09.340
對於這點, 我的思考方式是 ---- 一旦你

00:07:09.340 --> 00:07:11.010
填滿了一個軌跡, 那個軌跡

00:07:11.010 --> 00:07:12.890
就會變得有幾分穩定了.

00:07:12.890 --> 00:07:16.140
所以, 這些傢伙全部都填滿了它們的d軌跡.

00:07:16.140 --> 00:07:18.960
而這些傢伙, 它們的d軌跡沒被填滿.

00:07:18.960 --> 00:07:20.910
因此, 它們有很多過剩的電子,

00:07:20.910 --> 00:07:21.970
這對導電性能很有好處.

00:07:21.970 --> 00:07:24.120
注意, 那只是個直觀.

00:07:24.120 --> 00:07:26.000
我還沒有做過實驗來證明.

00:07:26.000 --> 00:07:28.100
但是, 它可以幫助你理解

00:07:28.100 --> 00:07:29.100
物質為什麼可以導電和其他.

00:07:29.100 --> 00:07:32.370
所以, 這些是過渡金屬.

00:07:32.370 --> 00:07:33.870
這些實際上被看做是金屬.

00:07:33.870 --> 00:07:35.940
至於為什麼這些會被叫做

00:07:35.940 --> 00:07:37.960
過渡金屬, 是因為它們填了D段.

00:07:37.960 --> 00:07:40.600
但是, 過渡金屬聽起來

00:07:40.600 --> 00:07:41.390
好像不如金屬那麼好.

00:07:41.390 --> 00:07:44.460
我一想到金屬, 鐵(Fe)是

00:07:44.460 --> 00:07:45.610
我最先想到的.

00:07:45.610 --> 00:07:49.020
我當然會想到銀(Ag), 銅(Cu) 和金(Au)是金屬.

00:07:49.020 --> 00:07:51.270
所以, 稱它們為過渡金屬是有點不公平.

00:07:51.270 --> 00:07:54.120
我倒真的不認為鋁(Al)比, 譬如說, 鐵(Fe)

00:07:54.120 --> 00:07:55.230
更像個金屬.

00:07:55.230 --> 00:07:58.140
但是在化學分類的世界裡,

00:07:58.140 --> 00:08:00.370
鋁(Al)比較算是個金屬.

00:08:00.370 --> 00:08:01.880
在這兒的這些元素, ----

00:08:01.880 --> 00:08:04.700
我知道我有點岔離了族的概念.

00:08:04.700 --> 00:08:07.280
但讓我還是真的寫下價電子來. ----

00:08:07.280 --> 00:08:09.220
所以, 這些都有三個價電子.

00:08:09.220 --> 00:08:13.720
四, 五, 六, 七.

00:08:13.720 --> 00:08:16.680
這些的最外層殼

00:08:16.680 --> 00:08:18.150
都有三個電子.

00:08:18.150 --> 00:08:21.420
似乎對它們來說, 給出電子比得到電子更容易,

00:08:21.420 --> 00:08:25.990
也許現在, 在某些情況下, 可能會有 ----

00:08:25.990 --> 00:08:27.910
特別是在, 就說吧, 硼(B)的例子中 ---- 可能會有

00:08:27.910 --> 00:08:31.180
某一情況下它會得到五個電子,

00:08:31.180 --> 00:08:32.820
儘管這似乎蠻難的.

00:08:32.820 --> 00:08:35.090
給出三個電子要容易多了,

00:08:35.090 --> 00:08:37.470
這就是為什麼這麼多

00:08:37.470 --> 00:08:39.340
"正名的"金屬出現在這一類裡.

00:08:39.340 --> 00:08:43.230
如你所見, 當你順著週期表從上往下,

00:08:43.230 --> 00:08:45.480
你會找到有愈來愈多

00:08:45.480 --> 00:08:46.650
價電子的金屬.

00:08:46.650 --> 00:08:50.730
比方說, 鉛(Pb)吧,

00:08:50.730 --> 00:08:52.120
它仍然是個金屬, 儘管它有

00:08:52.120 --> 00:08:53.690
四個價電子.

00:08:53.690 --> 00:09:00.490
而那是因為原子體積很大, 半徑很長,

00:09:00.490 --> 00:09:03.030
以致最外層的殼離原子核很遠,

00:09:03.030 --> 00:09:05.150
那些電子較易被釋出.

00:09:05.150 --> 00:09:08.510
舉例來說, 你往下走, 首先是碳(C),

00:09:08.510 --> 00:09:10.470
它的那些電子離原子核很近.

00:09:10.470 --> 00:09:11.820
所以, 它們很難被釋出.

00:09:11.820 --> 00:09:15.290
所以, 碳(C)比較可能是從別處

00:09:15.290 --> 00:09:16.840
獲得電子來達到八(電子結構).

00:09:16.840 --> 00:09:20.270
然而, 這些元素的價電子離原子核

00:09:20.270 --> 00:09:23.070
很遠, 以至於它們更可能想要

00:09:23.070 --> 00:09:25.440
丟掉這些電子來達到八(電子結構),

00:09:25.440 --> 00:09:27.960
好回到, 比方說, 氙(Xe)的電子組態.

00:09:27.960 --> 00:09:32.260
接著看, 這些是非金屬.

00:09:32.260 --> 00:09:32.600
對吧?

00:09:32.600 --> 00:09:34.560
在大多數反應中,

00:09:34.560 --> 00:09:36.330
它們更可能得到電子.

00:09:36.330 --> 00:09:38.820
然後,黃色的這一類, 我說過它們的反應性極為活潑,

00:09:38.820 --> 00:09:43.720
尤其是在和這兒的鹼金屬反應時極為活潑,

00:09:43.720 --> 00:09:46.030
這些叫做鹵素.

00:09:46.030 --> 00:09:48.620
你可能之前已經聽說過這個名詞了,

00:09:48.620 --> 00:09:49.870
鹵素燈.

00:09:54.980 --> 00:09:57.930
叫它們鹵素燈是一點也不錯.

00:09:57.930 --> 00:10:00.070
這可不是隨意選的幾個字.

00:10:00.070 --> 00:10:02.560
或許我將來會做一集鹵素燈的視頻.

00:10:02.560 --> 00:10:05.260
最後, 我們來到惰性氣體.

00:10:05.260 --> 00:10:07.760
惰性氣體有什麼有趣的事呢?

00:10:07.760 --> 00:10:10.000
嗯, 它們的最外層殼

00:10:10.000 --> 00:10:11.540
有八個電子, 對吧?

00:10:11.540 --> 00:10:12.220
除了氦(He)以外.

00:10:12.220 --> 00:10:13.850
氦(He)有兩個, 是吧?

00:10:13.850 --> 00:10:19.010
氦(He)的電子組態是1s2.

00:10:19.010 --> 00:10:21.250
但其餘的這些元素, ----

00:10:21.250 --> 00:10:22.290
這個的電子組態是1s2, ----

00:10:22.290 --> 00:10:24.040
這是氖(Ne) ----

00:10:24.040 --> 00:10:28.050
1s2, 2s2, 2p6.

00:10:28.050 --> 00:10:30.510
它的最外層殼有八個電子.

00:10:30.510 --> 00:10:31.370
所以, 它很開心.

00:10:31.370 --> 00:10:32.960
氬(Ar), 也是一樣.

00:10:32.960 --> 00:10:38.010
最外層的電子組態會是3s2, 3p6.

00:10:38.010 --> 00:10:41.050
氪(Kr)的最外層殼的電子組態

00:10:41.050 --> 00:10:43.000
將會是4s2, 4p6.

00:10:43.000 --> 00:10:45.750
它也將有一些3d電子,

00:10:45.750 --> 00:10:47.840
因為要回填到這裡.

00:10:47.840 --> 00:10:50.070
但是, 所有這些的最外層殼都有八個電子,

00:10:50.070 --> 00:10:51.000
所以, 它們很快樂.

00:10:51.000 --> 00:10:52.680
它們欠缺可以做為參與反應的獎勵.

00:10:52.680 --> 00:10:54.700
它們是那種, 嘿, 所有你們這些其他的元素,

00:10:54.700 --> 00:10:57.720
儘管進行你們必須做的瘋狂反應,

00:10:57.720 --> 00:10:58.960
我們可是安於現狀.

00:10:58.960 --> 00:11:00.850
我們既不給也不搶電子.

00:11:00.850 --> 00:11:06.130
正因為如此, 它們的反應性極不活潑.

00:11:06.130 --> 00:11:08.460
非常非常的不活潑.

00:11:08.460 --> 00:11:11.550
如你所知, 當年人們製造

00:11:11.550 --> 00:11:17.150
這種齊柏林式飛艇, 這種巨大的飛艇時 ---- 興登堡號就是個

00:11:17.150 --> 00:11:19.290
著名的例子 ---- 他們選用氫氣.

00:11:19.290 --> 00:11:22.380
顯然氫氣是一種反應性很活潑的物質.

00:11:22.380 --> 00:11:24.560
事實上, 它非常易燃, 這是為什麼它很快

00:11:24.560 --> 00:11:29.630
就會爆炸. 這也是為什麼現在小丑和兒童玩的氣球的

00:11:29.630 --> 00:11:33.930
製造商寧願改用氦氣.

00:11:33.930 --> 00:11:36.840
因為氦氣是惰性氣體, 非常難發生反應.

00:11:36.840 --> 00:11:41.150
幾乎不可能在孩子的

00:11:41.150 --> 00:11:42.790
生日派對上發生爆炸.

00:11:42.790 --> 00:11:45.300
總而言之, 我想, 這集結束了.

00:11:45.300 --> 00:11:47.780
在下一集視頻裡, 我們要多討論一下

00:11:47.780 --> 00:11:50.820
橫跨(元素)週期表的趨勢.