Groups of the Periodic Table
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0:00 - 0:05在上一集视频中我们了解到为何每个原子
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0:05 - 0:08都想要达到 我把它写下来
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0:08 - 0:11达到最外层八电子的状态
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0:11 - 0:14这是一种最稳定的
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0:14 - 0:16电子排布方式
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0:16 - 0:18根据这个通过观测
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0:18 - 0:21而确认的事实
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0:21 - 0:24我们可以开始推断元素周期表里
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0:24 - 0:26各族元素的情况
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0:26 - 0:28元素周期表里的一族
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0:28 - 0:30指的是表中的一列
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0:30 - 0:32像这一族 这里 我会从这一族
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0:32 - 0:35开始研究 因为它有个特殊的名称
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0:35 - 0:38这一族的元素叫做惰性气体\N【译者注：根据新国标，成为稀有气体】
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0:38 - 0:42那么周期表中同族元素从上到下
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0:42 - 0:43有什么共同点呢？
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0:43 - 0:46周期表中同一列的元素有什么共同点呢
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0:46 - 0:50好的 在上一集视频中我们以及知道位于同一列的元素
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0:50 - 0:53它们的价电子数是相同的
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0:53 - 0:55或者说它们的最外层电子数
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0:55 - 0:57是相同的
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0:57 - 0:58我们来看看是怎么回事
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0:58 - 0:59这一列 这里
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0:59 - 1:02也就是碱金属
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1:02 - 1:06它们最外层有一个电子
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1:06 - 1:08需要告诫你们的是
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1:08 - 1:11氢不能算作是碱金属
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1:11 - 1:13首先 它通常不是以金属形式存在
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1:13 - 1:16另外它不像其他金属元素一样
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1:16 - 1:17有给出电子的倾向
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1:17 - 1:19当我们讨论到
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1:19 - 1:22元素的金属性时
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1:22 - 1:25实际上就是它给出电子的能力
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1:25 - 1:27我们还将会讲到金属的其他性质
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1:27 - 1:30特别是它们具有光泽
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1:30 - 1:32和导电的能力
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1:32 - 1:34以及它们所遵循的周期律
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1:34 - 1:35扯远了 回到正题
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1:35 - 1:37这一列 这里
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1:37 - 1:40这列元素叫做碱土金属
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1:40 - 1:48嗯 这是碱土金属 碱土
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1:48 - 1:54这些元素最外层都是2个电子
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1:54 - 1:57记得 所有元素的原子都想达到8电子结构（通常来说是这样，当然除了氢和氦，译者注）
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1:57 - 2:00如果这些元素要靠得到电子来达到8电子结构
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2:00 - 2:01那真是 路漫漫其修远兮
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2:01 - 2:03碱金属 要得七个电子
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2:03 - 2:06碱土金属要得六个电子
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2:06 - 2:07那它们要从哪里抢夺电子呢？
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2:07 - 2:09因为这些元素不会轻易给出电子
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2:09 - 2:11因为它们最外层已经很接近8电子了
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2:11 - 2:13所以对周期表左边这些元素来说
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2:13 - 2:15给出电子更容易
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2:15 - 2:18事实上 当只有一个电子可以给出时
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2:18 - 2:21尤其是不考虑氢的情况
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2:21 - 2:23当只有一个电子可以给出时
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2:23 - 2:25它确实有给出这个电子的趋势
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2:25 - 2:27正因为如此 这些元素
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2:27 - 2:31它们很少以游离态存在
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2:31 - 2:33所谓的游离态 就是指单质形式
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2:33 - 2:36比如锂单质 钠单质
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2:36 - 2:38钾单质
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2:38 - 2:40当你找到这些元素时它们
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2:40 - 2:43可能已经和其他某些物质反应了
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2:43 - 2:45很可能就是周期表这边的一些元素
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2:45 - 2:47因为这些元素很希望给出电子
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2:47 - 2:49而这些元素很希望得到电子
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2:49 - 2:51于是反应就这么发生了
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2:51 - 2:53这些元素化学性质很活泼
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2:53 - 2:55碱土金属的化学性质也比较活泼
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2:55 - 2:59但不如碱金属那么活泼
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2:59 - 3:02因为碱金属本身的结构已经非常
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3:02 - 3:04接近8电子稳定结构了
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3:04 - 3:06而碱土金属就差的稍远一点
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3:06 - 3:12我猜你应该能得出 它们要花更多的力气
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3:12 - 3:14来给出两个电子
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3:14 - 3:17而碱金属只用给出一个
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3:17 - 3:21我们已经知道这列元素最外层有两个电子
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3:21 - 3:22接下来的这些元素
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3:22 - 3:26也叫做过渡金属 随着电子数的增加
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3:26 - 3:31是回填入上一能层的d亚层
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3:31 - 3:32对吧？
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3:32 - 3:35所以它们的最外层仍是两个电子
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3:35 - 3:36这些都是
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3:36 - 3:38比方说这是第四周期
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3:38 - 3:45那么这些元素最外层都是4s2
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3:45 - 3:50这些元素最后的电子都是回填到3d轨道
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3:50 - 3:53或者说3d亚层
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3:53 - 3:55噢 这些应该是2
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3:55 - 3:58它们都有两个最外层电子
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3:58 - 4:01就像碱土金属一样
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4:01 - 4:04它们需要失去两个电子
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4:04 - 4:06来达到8电子结构
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4:06 - 4:08我研究这个问题的方法是
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4:08 - 4:09这仅仅是其中一种方法
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4:09 - 4:12它可能已经被证明有现实的物理意义
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4:12 - 4:15就是把这些元素想象成有一定的电子“冗余”
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4:15 - 4:20就是说它们不仅可以给出这些价层电子
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4:20 - 4:26比方说把铁的两个价电子写下来 像这样
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4:26 - 4:29还可以给出另一些电子
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4:29 - 4:31类似于上一能层的d轨道中
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4:31 - 4:36储备的电子
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4:36 - 4:40如果它们给出了4s的两个电子
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4:40 - 4:43但是它们还有这些能量较高的
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4:43 - 4:443d轨道电子
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4:44 - 4:46可以作为代替
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4:46 - 4:48我会尽可能地使用一些引用符号
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4:48 - 4:50因为这就是我把事物形象化的方法
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4:50 - 4:53我之所以专门强调这一点
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4:53 - 4:58是因为金属有很强的给出电子的趋势
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4:58 - 5:00它们反应时
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5:00 - 5:02会说 嘿 拿走我的电子吧
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5:02 - 5:03这些元素会说 这两个都拿走吧
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5:03 - 5:06而这些元素 它们会说
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5:06 - 5:07尤其是它们的d亚层有电子时
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5:07 - 5:09我也有那两个电子
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5:09 - 5:10并且我不仅只有那两个电子
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5:10 - 5:12我还有更多电子
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5:12 - 5:14就是这了
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5:14 - 5:15我还有一些储备在d轨道里的
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5:16 - 5:18发生在过渡金属身上的
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5:18 - 5:20也尤其会发生在
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5:21 - 5:22这里的这些金属元素身上
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5:23 - 5:24它们并不在同一族里
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5:24 - 5:27不过这些金属 用这种颜色表示的
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5:27 - 5:31这些金属元素有很多电子
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5:31 - 5:33它们不仅有这些额外的电子
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5:33 - 5:34而且还填满了它们的d轨道
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5:34 - 5:36它们所拥有的（d轨道）
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5:36 - 5:38特别是当它们是游离态时
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5:38 - 5:39说到这个游离态
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5:39 - 5:41意思是就只有一大块单质铝
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5:41 - 5:46没有跟氧气之类的任何东西反应的铝
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5:46 - 5:47就是纯净的一块铝
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5:47 - 5:48对吧？
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5:48 - 5:49当你有一块单质铝时
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5:49 - 5:51在各个铝原子之间
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5:51 - 5:52会形成金属键
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5:52 - 5:55你知道的 在铝原子里
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5:55 - 5:57确实有三个
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5:57 - 5:59核外电子在最外层轨道
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5:59 - 6:02但是它还有这些
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6:02 - 6:04d轨道的回填电子
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6:04 - 6:07并且会跟其他铝原子共用这些电子
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6:07 - 6:08于是就形成了铝原子的海洋
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6:08 - 6:10它们相互吸引
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6:10 - 6:12或者说形成了铝的电子海
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6:13 - 6:21在原子和原子之间有一群电子
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6:21 - 6:23由于原子给出电子的趋势
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6:23 - 6:24它们得相互吸引
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6:24 - 6:25对吧？
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6:25 - 6:30那么实际的原子 应该是铝正离子
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6:30 - 6:32或许是给出了三个电子
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6:32 - 6:34但是这里我也不确定
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6:34 - 6:35我只是对这个理论 给你们一种直观的感受
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6:35 - 6:37这就是金属有良好导电性的原因
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6:37 - 6:40因为电流就是一串电子的移动
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6:40 - 6:43为了让电子能够移动
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6:43 - 6:46要让剩余的电子围绕在周围
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6:46 - 6:49所以这个区域周围的金属是很好的导体
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6:49 - 6:52事实上 银是最好的导体
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6:52 - 6:57银 是这个星球上最好的导体
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6:57 - 7:01但是它很少用来做导线而是用铜
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7:01 - 7:03因为铜比银更容易得到
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7:03 - 7:06但银还是最好的导体
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7:06 - 7:08对于这点 我的想法是
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7:08 - 7:11一旦一条轨道被填满了
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7:11 - 7:13这条轨道就会变得有几分稳定了
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7:13 - 7:15这些元素的d轨道都被填满了
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7:15 - 7:19而这些元素 它们的d轨道没被填满
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7:19 - 7:20所以它们有很多过剩的电子
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7:20 - 7:22这对导电性能很有好处
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7:22 - 7:23这只是靠直觉的推断
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7:23 - 7:26我没有做过实验来验证
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7:26 - 7:28但是它可以帮助你理解
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7:28 - 7:29物质为什么可以导电
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7:29 - 7:31以上是关于过渡金属的
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7:31 - 7:34这些元素实际上也被看做是金属
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7:34 - 7:35至于为什么这些元素会被叫做
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7:35 - 7:38过渡金属是因为最后的电子填入了d轨道
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7:38 - 7:40过渡金属听起来
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7:40 - 7:41好像不如金属那么好
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7:42 - 7:44但是一提到金属
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7:44 - 7:45我总是最先想到铁
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7:45 - 7:49当然 我还会想到银 铜 金
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7:49 - 7:51所以叫它们过渡金属有点不公平
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7:51 - 7:53就我而言 我真的不认为铝比铁
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7:53 - 7:55更像金属
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7:55 - 7:57但是在化学分类的世界里
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7:57 - 8:01铝的金属性更强
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8:01 - 8:02这里的这些元素
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8:02 - 8:05我知道我逐渐淡化了族的概念
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8:05 - 8:07但我还是把它们的价电子数写下来
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8:07 - 8:09所以这一列是3个价电子
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8:14 - 8:17那么这些元素最外层有3个电子
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8:17 - 8:20看起来对它们来说
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8:20 - 8:22失去电子比得到电子更容易
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8:22 - 8:25也许在某些特殊的情况是这样
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8:25 - 8:28特别是 比方说 硼
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8:28 - 8:29在某些情况下
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8:29 - 8:31它可能会得到5个电子
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8:31 - 8:33尽管这比较少见
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8:33 - 8:34给出三个电子要容易多了
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8:34 - 8:36这就是为什么这么多
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8:36 - 8:39“理论上的金属”出现在这个分类
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8:39 - 8:42如你所见 顺着周期表从上往下
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8:42 - 8:44你会找到有越来越多
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8:44 - 8:46价电子的金属
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8:46 - 8:50到目前为止 比方说 铅
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8:50 - 8:52它仍然是金属 尽管它有
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8:52 - 8:544个价电子
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8:54 - 9:00这是因为原子体积很大 半径很长
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9:00 - 9:03以至于最外层的电子离原子核很远
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9:03 - 9:05所以那些电子更容易失去
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9:05 - 9:07举个例子 从这里开始 首先是碳
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9:07 - 9:10它的电子离原子核很近
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9:10 - 9:12所以它们很难被抢走
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9:12 - 9:15所以碳原子更可能是从其他原子
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9:15 - 9:17处获得电子来达到8电子结构
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9:17 - 9:20然而这些元素的价电子离原子核
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9:20 - 9:22很远所以它们更倾向于
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9:22 - 9:24失去这些电子来达到8电子结构
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9:24 - 9:27回到氙的电子构型
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9:27 - 9:32接着看 这些元素是非金属元素
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9:32 - 9:33对吧？
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9:33 - 9:34在大多数反应中
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9:34 - 9:36它们更倾向于得电子
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9:36 - 9:39然后黄色的这一族元素的化学性质十分活泼
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9:39 - 9:45尤其是在和碱金属元素反应时
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9:45 - 9:46它们叫做卤素
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9:46 - 9:48可能之前你已经听说过这个名词了
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9:48 - 9:51卤素灯
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9:51 - 9:58把它们叫做卤素灯没有问题
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9:58 - 9:59这不是随机选的一个词
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9:59 - 10:02或许我将来要专门为它录一集视频
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10:02 - 10:05最后 我们来看惰性气体（稀有气体）
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10:05 - 10:07惰性气体有哪些特点呢？
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10:07 - 10:10首先 它们的最外层
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10:10 - 10:11都有8个电子 对吧？
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10:11 - 10:12除了氦
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10:13 - 10:14氦是两个
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10:14 - 10:19氦的核外电子排布是1s2
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10:19 - 10:20剩下的这些元素
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10:20 - 10:23这个元素的电子排布是
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10:23 - 10:24这是氖
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10:28 - 10:30它的最外层有八个电子
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10:30 - 10:31所以它很淡定
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10:31 - 10:33氩 也是一样
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10:33 - 10:37最外层的电子排布式是3s2 3p6
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10:37 - 10:43氪的最外层的电子排布式是3s2 3p6\N【口误，应该是4s2 4p6】
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10:43 - 10:46它还有一些3d轨道电子
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10:46 - 10:48因为要回填到这里
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10:48 - 10:50所有的惰性气体元素最外层都是八个电子
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10:50 - 10:51所以它们都很淡定
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10:51 - 10:53它们没有发生反应的动机
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10:53 - 10:55它们是那种
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10:55 - 10:57任尔风吹浪打
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10:57 - 10:59我自岿然不动 的类型
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10:59 - 11:01我们既不给电子也不抢电子
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11:01 - 11:05正因为如此它们的化学性质十分的稳定
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11:05 - 11:08非常非常稳定
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11:08 - 11:10众所周知 在当年
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11:10 - 11:13人们制造齐柏林式飞艇
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11:14 - 11:18一种很大的飞船 兴登堡号就是个著名的例子
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11:18 - 11:19当时人们用的是氢气
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11:19 - 11:22显然氢气是一种化学性质很活泼的物质
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11:22 - 11:24非常易燃
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11:24 - 11:25所以很快就会爆炸
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11:25 - 11:26这也是为什么现在
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11:26 - 11:30小丑和儿童玩的气球的制造商
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11:30 - 11:34宁愿用氦气来代替
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11:34 - 11:37因为氦气是惰性气体 非常难发生反应
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11:37 - 11:39几乎不可能在孩子的
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11:39 - 11:42生日派对上发生爆炸
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11:42 - 11:45总而言之 这集的内容已经讲完了
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11:45 - 11:47在下一集视频里我们要讨论下
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11:47 - 11:51元素周期表的变化规律
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