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Electron Configurations 2

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    首先我们来研究一下镍（Ni）的核外电子排布
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    在这儿
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    总共28个电子
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    我们来研究下这些电子
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    会排入哪个能级的哪条轨道
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    28个电子
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    我们曾经用周期表研究核外电子的排布
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    我们定义这一块为s区
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    当我们讨论s轨道时 要记得
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    氦实际上是在这
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    然后这是d区
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    这是p区
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    接下来 我们从能量最低的电子开始
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    你可以按轨道能量从低往高排 也可以从高往低排
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    如果是从低往高排
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    那么首先将2个电子排入1s轨道
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    记着 我们在研究的是镍（Ni）
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    前两个电子填入1s轨道 记做1s2
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    接下来把电子填入2s轨道 记做2s2
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    这个上标的小2表示
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    有两个电子填入了这个亚层
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    或者说填入了这个轨道
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    为了便于区分 我把每个能级用不同颜色表示
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    那么这是2s2
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    然后把2p轨道填满
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    把这些全部填满
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    那么就是2p6
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    到目前为止 我们已经填入了10个电子
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    按照这种方法继续下去
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    现在我们来到第3能级
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    首先填入3s轨道
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    再次提醒 我们现在谈论的是镍
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    所以3s轨道填满为3s2
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    接着再填满第3能级的p轨道
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    也就是3p6
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    我们现在进行到第3周期 3p轨道在这
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    总共装了6个电子
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    继续往下 我们来到第4能级
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    我用黄色来表示
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    先是4s2
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    现在我们进入了d区
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    在这d轨道上我们要填入一、二、三、四
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    五、六、七、八 总共8个电子
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    所以它将会是d8
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    但是要记得 这里不是4d8
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    应该是往回填入到第3能级
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    所以这里是3d8
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    于是我们在这里写3d8
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    那么这就是填入电子的顺序
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    从能量最低的电子到能量最高的电子
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    但要注意到 这些最后填入的
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    能量最高的电子
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    这8个 它们填入的是第3能级
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    就是说当电子填入到d轨道时
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    要用元素所在的周期数减1
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    所以在元素周期表上是第4周期
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    但是要减掉1
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    这是4-1
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    这就是镍（Ni）的核外电子排布了
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    当然我们还要记得
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    如果考虑到原子的价电子
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    也就是位于最外层的电子
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    你要关注的是它们（4s轨道上的电子）
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    它们才是参与反应的电子
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    尽管3d轨道上的电子能量更高
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    4s轨道电子参与反应 是因为它们离原子核最远
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    至少从这个角度出发 我能预见
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    它们比3d轨道的电子有更高的可能性
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    摆脱原子核束缚
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    下面还有另一种写出
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    镍（Ni）的核外电子排布的方法
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    在一些化学课上介绍的是这种方法
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    但我还是比较喜欢刚才我们做的那种
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    因为那样需要参考元素周期表
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    那么你就会因此而对周期表更熟悉
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    这点很重要 因为你们应该
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    开始对不同元素之间如何反应
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    具备一定的直觉
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    这些是题外话 如果是中性镍原子会有28个电子
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    它具有28个电子是因为
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    核外电子数跟质子数 也就是原子序数 是一样的
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    记着 原子序数28表示原子核里有多少个质子
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    这是质子的数量
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    我们假设这是个中性原子
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    那么它就有着相同数量的电子
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    虽然这并不对全部原子都成立
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    不过通常讨论原子核外电子排布的时候
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    基本都倾向于讨论中性原子
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    我们现在来看镍（Ni） 原子序数为28
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    我们也可以这样写出它的核外电子排布
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    我们先写下能级
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    是1、2、3、4
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    然后在顶部写下s、p、d
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    我们不会去到f能级
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    但你也可以继续写下去f、g、h
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    接下来 你要首先填满这个轨道（1s)
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    然后是这个（2s） 然后是这个（2p）
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    然后是（3s） 然后是（3p）
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    让我先把它们都画出来
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    像这样有周期性地把这些存在的轨道
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    用绿色画出来
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    我正在画的顺序 不是电子填入的顺序
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    仅仅是把存在的轨道画下来而已 第3能级有3d亚层
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    但是没有3f亚层
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    而第4能级有4f亚层
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    在各能级之间画几条直线
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    让它们看起来更整齐一点
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    那么填入电子的顺序 就是按这样的对角线
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    像这样先填入1s轨道
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    然后填入2s轨道
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    像这样沿着对角线向下
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    沿着对角线向下
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    最后是这条
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    要记住 s轨道只能填入两个电子
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    p轨道最多能填入6个 d轨道能填入10个
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    至于f轨道 我们可以以后再去了解
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    但只要你看看元素周期表上的f区
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    你就会知道f轨道能填入几个电子
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    那么就按这个顺序开始填入电子
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    然后我们就开始吧
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    镍（Ni) 28个电子
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    首先把1s轨道填满
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    就是1s2
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    然后继续 没有1p轨道 于是来到2s轨道
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    换一个颜色来表示不同能级
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    将电子填满这个轨道 2s2
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    就在这
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    然后沿着这条对角线向下
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    填满这个2p轨道 就是2p6
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    同时你要时刻留意 在这个原子中一共有多少电子
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    需要被填入轨道中
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    我们现在已经填好了10个电子
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    现在这个轨道已经填满了
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    按箭头指示接下来是这里
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    开始把电子填入第3能级
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    是3s2
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    接下去是哪条轨道呢？
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    3s2之后
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    沿着箭头指向
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    从这里开始 这里没有空轨道
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    而这里有空轨道
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    于是电子填入3p轨道 就是3p6
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    下一个填入电子的轨道是4s轨道
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    就是4s2
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    下一个电子又要填入哪呢？
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    先回到顶部
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    按指向 剩余电子应填入3d轨道
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    那么还剩几个电子 需要被填入空轨道呢？
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    待填入电子的轨道是3d轨道 先写下3d
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    已经填入的电子有多少呢？
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    2加2等于4
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    4加6等于10
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    10加2等于12
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    然后是18
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    再20
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    已经填入了20个电子 所以还剩8个
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    而3d轨道可以容纳得下8个电子
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    所以是3d8
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    到这里 你已经得到了和用第一种方法
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    相同的准确的答案
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    我之所以喜欢第一种方法
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    是因为你要随时参考着元素周期表
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    所以你会获得一种
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    对各个元素所在位置的直觉
  • 7:03 - 7:07
    而不用随时刻意地计算着
  • 7:07 - 7:10
    已经有多少电子填入轨道中了
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    这里填入了两个电子 这里又填入了两个
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    另外你还得画一张这种复杂的图表
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    第一种方法只用一张元素周期表
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    而且更重要的一点是 你可以从后往前做
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    方法二中 你没办法光看着这图表就判断出
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    这个原子里能量最高的电子是
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    3d轨道上的8个电子
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    以及能量最高的轨道是4s轨道
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    但是 不经过这种十分晦涩的过程
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    是不可能推断出这些结论
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    只不过运用第一种方法可以立刻得出结论
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    比如说 锆（Zr）元素 在这
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    如果要讨论锆（Zr）元素
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    可以通过上面的全部的流程
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    把它完整的核外电子排布写出来
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    但是通常最外层电子和最高能量电子
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    影响较大
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    所以你可以很快得出结论
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    比如这里要填入2个d轨道电子
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    但是要记得 填入d轨道要降低一个能级
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    所以这里是4d2
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    因为它位于第5周期
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    所以得到4d2
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    接着 在4d前面 电子填入的是5s轨道
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    两个5s轨道电子就是5s2 然后继续往前推
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    再往前 电子填入4p轨道 4p6
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    4p轨道再往前
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    是10个d轨道电子
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    是哪个能级的呢？
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    它们在第4周期
  • 8:35 - 8:38
    但由于是d轨道所以要减1 也就是3d轨道
  • 8:38 - 8:39
    所以是3d10
  • 8:39 - 8:42
    再往前就是4s2
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    这里写不下了 把它写到这里
  • 8:44 - 8:47
    现在已经得到4d2
  • 8:47 - 8:48
    是这里的两个电子
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    然后是5s2
  • 8:53 - 8:55
    然后是4p6
  • 8:55 - 8:57
    它们在这
  • 8:57 - 8:59
    然后是3d10
  • 8:59 - 9:02
    记着 4减1 3d10
  • 9:02 - 9:04
    然后是4s2
  • 9:04 - 9:07
    你可以像这样一直往前推下去
  • 9:07 - 9:09
    但这样做的真正好处在于 你可以立刻得出
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    哪些电子位于最高能量的轨道？
  • 9:11 - 9:14
    可以看到 这里最高的能级是第5能级
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    5s轨道中填入了两个电子
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    这两个就是位于最高能量的轨道的电子
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    它们不是能量最高的电子 这两个才是
  • 9:23 - 9:25
    但是它们是
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    摆脱原子核束缚可能性最大的电子
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    所以它们能够参与反应
  • 9:30 - 9:31
    所以它们
  • 9:31 - 9:33
    最值得关注
  • 9:33 - 9:35
    这里有一个
  • 9:35 - 9:37
    不常用的小比喻
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    就是我们想把电子看做被放在一些桶里
  • 9:40 - 9:41
    也停留在桶里
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    不过一旦给一个原子填入了电子
  • 9:44 - 9:46
    它们就不可能完美地、老老实实地待在那里
  • 9:46 - 9:48
    它们会在轨道之间跃迁
  • 9:48 - 9:49
    或是混入其他电子里面
  • 9:49 - 9:51
    以及一系列疯狂的不可预计的行为
  • 9:51 - 9:55
    但学习核外电子排布 让我们对原子内部结构
  • 9:55 - 9:57
    有了一个初步的认识
  • 9:57 - 9:59
    从某种程度上来说
  • 9:59 - 10:01
    电子所在的轨道
  • 10:01 - 10:04
    确实能够约束电子的运动
  • 10:04 - 10:06
    但是无论如何 这节课的主要目的是
  • 10:06 - 10:08
    教会你如何写出原子的核外电子排布
  • 10:08 - 10:10
    这对我们今后学习物质的相互作用
  • 10:10 - 10:12
    有很大的帮助
  • 10:12 - 10:13
    另外特别有用的一点是 可以由此推断出
  • 10:13 - 10:15
    原子的最外层电子
  • 10:15 - 10:17
    和价电子的个数
Title:
Electron Configurations 2
Description:

Figuring out configurations for the d-block elements
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Video Language:
English
Duration:
10:18
oliviagao8971 added a translation

Chinese, Simplified subtitles

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