Electron Configurations 2

Figuring out configurations for the d-block elements

讓我們來解鎳(Ni)的電子排列,

就在那兒.

二十八個電子.

我們只須想出它們

會填入哪些能殼和軌跡.

二十八個電子.

我們已經學會的做法是

我們定義這為s段,

並且要記得, 當我們討論s段的軌跡時,

氦(He)實際上屬於這兒.

這是d段.

這是p段.

所以, 我們可以從最低能量的電子開始.

我們可以向前做或向後做.

如果是向前做, 首先我們填上

進入1s軌跡的兩個電子.

記著, 我們在解的是鎳(Ni).

因此, 先用兩個電子填滿1s軌跡, 得到1s2.

接下來, 我們填滿2s軌跡, 得到2s2.

不要忘了, 這個小上標的二是表示我們正把

兩個電子填入那層次殼

或者那片軌跡中.

這樣吧, 我用不同顏色來寫每一層殼.

那麼, (這是)2s2.

然後, 我們填滿2p軌跡.

把這些全部填滿, 就在那兒.

所以是2p6.

話說, 到目前為止, 我們已經填了十個電子.

已經排列了十個電子.

你可以用那種方式做.

現在, 我們來到第三層殼, 第三層殼.

來到3s2.

記住, 我們正在處理的是鎳(Ni). 所以, 3s軌跡被填滿為3s2.

3s2.

接著, 我們填滿第三層殼的p軌跡.

也就是3p6.

3p6

我們在第三週期內, 3p6, 就在那兒.

總共有六個電子.

緊接著, 我們來到第四層殼, 第四層殼 .

我用黃筆來寫.

第四層殼, 是以4s2.

4s2.

現在, 我們進入了d段.

在這d段內, 我們正填入 一, 二, 三, 四, 五, 六,

七, 八個電子.

所以, 它將會是d8.

但是要記得, 它不會是4d8.

我們將倒回去填第三層殼.

亦即3d8.

於是, 我們可以在這裡寫3d8.

這就是我們填電子的順序,

是從最低能態到最高能態.

但要注意的是, 這些最後填入的

最高能態的電子, 就這八個,

它們填入的是第三層殼.

就是說, 當你在填d段時, 你得

用你所在的週期數減一.

所以, 我們在週期表的第四週期,

但是要減掉一, 是吧?

這是四減一.

這就是鎳(Ni)的電子排列了.

當然, 假使我們記得, 假使我們在乎

價電子, 價電子, 也就是位於最外一層殼的電子,

你會看一眼在這兒的這些.

這些是會參與反應的電子,

雖然這些才是存在於一個較高能態中.

而這些會反應是因為它們離得最遠, 或至少

我能用以想像的是, 它們

比在這兒的這些電子

更有可能遠離原子核.

另一種解出鎳(Ni)的電子排列的方法 ----

這在一些化學課上會提到,

雖然, 我比較喜歡我們剛才做的那種解法,

因為, 你看著週期表, 從而對之產生熟悉感,

這點很重要, 因為你會開始對不同元素之間如何反應具備

一種直觀 ----

是說, 好吧, 鎳(Ni)有二十八個電子, ----

且你要做的是 ---- 倘若它是中性的,

它具有二十八個電子是因為

它有一樣的質子數, 也就是原子序.

記著, 二十八只告訴你有多少個質子.

這是質子數.

我們假設它是中性的,

所以, 它有著相同數目的電子.

那並不永遠是如此.

不過, 當你排電子排列時,

多半是這樣.

若我們說鎳(Ni)有二十八, 原子序為二十八,

我們也可以這樣排它的電子排列.

我們先寫下能殼.

是一, 二, 三, 四.

然後, 在最上面寫下s, p, d.

哦, 我們不會用到f能殼.

但你也可以寫f, g, h, 並繼續寫下去.

事實是你會首先填滿這個,

然後是這個, 然後是那個,

然後是這個, 再來是這個.

讓我真的把它畫出來.

因此, 你該做的是, ---- 這些是存在著的能殼.

這些是存在著的能殼, 綠色的.

我正在畫的不是你填它們的順序.

僅僅是它們存在罷了. 所以, 有3d次殼.

但是, 沒有3f次殼.

倒是有4f次殼.

且讓我在這兒畫一條線,

使它看起來更整齊一點

你填它們的步驟就是畫這些對角線.

像那樣先填入這層s能殼,

然後, 照那樣填入這層能殼.

接著, 像那樣沿著這條對角線向下.

再來, 像那樣沿著這條對角線向下.

最後, 像那樣沿著這條對角線向下.

你務必知道, s軌跡只能容納兩個電子,

p軌跡六個, 此例中, d軌跡能容十個.

至於f軌跡, 我們可以將來再去煩惱.

但只要你看看(元素)週期表上的f段,

你就會知道f軌跡能填入幾個電子.

因此, 你就按那樣填.

首先, 你只說, 好吧,

鎳(Ni)有二十八個電子.

我先把這個填滿.

就是1s2.

1s2.

接著, 我說, 沒有1p軌跡, 於是來到2s軌跡.

你填滿2s軌跡.

我來用一個不同的顏色寫.

所以, 我來到這兒, 2s2.

就是在那兒的那個.

然後, 我上到這條對角線並沿著它下來.

填滿這個2p軌跡, 就是2p6, 2p6.

同時, 你必須搞清楚在此例中

你得處理多少個電子,

現在已經填好了十個電子.

所以, 我們把那個用完了.

按箭頭指示, 接下來是這裡. 所以, 我們現在

填第三能殼.

就是3s2.

再下一步呢?

3s2.

我們順著箭頭指向,

從那裡開始, 那裡沒有東西,

而這裡有東西.

於是, 我們填滿3p軌跡, 就是3p6.

下一個填滿的是4s軌跡.

就是4s2.

下一個我們要填滿的是什麼呢?

我們得先回到最上面.

來這兒並看到了3d軌跡.

那麼, 還剩幾個電子要填完呢?

待填的是3d軌跡,

3d軌跡.

截至目前為止, 我們用掉的電子有多少個呢?

二加二等於四.

四加六等於十.

十加二等於十二.

十八.

二十.

已經用了二十個, 所以還剩八個電子要排.

而3d次軌可以容納得下我們所需的八個電子, 所以是3d8.

你看, 和我們用第一種方法

所得到的答案一模一樣.

我之所以喜歡第一種方法

是因為你從頭到尾看著(元素)週期表,

以致你多少明瞭一種所有元素在哪兒的直觀.

而且, 你也不用一直記著, 你也不用一直記著, 哦,

我填能殼已經用掉了多少個(電子)?

對不對?

這兒, 你就得數, 我用了兩個, 又多用了兩個.

另外, 你還得畫一張這種講究的圖表.

這兒(方法一), 你可以只用週期表.

此外, 重要的一點是你可以往回填.

而這兒(方法二), 你沒辦法光看這圖表就說,

嗯, 能量最高的電子是3d8,

而最高的能殼是4s.

你絕對不可能不經過這一個十分複雜的過程

而能推斷出這些結論.

只不過當你運用第一種方法時, 你可以立刻得出結論

說, 嗯, 假使我擔心, 假使我擔心, 說不準, 元素鋯(Zr),

就在這兒, 假使我擔心元素鋯(Zr),

我可以通過上述的全部的流程

把它完整的電子排列寫出來.

但是, 通常最外層殼或最高能量的電子

是最要緊的.

所以, 你馬上說, 嗯, 我要把兩個d電子填那兒,

但是要記得, 填d軌跡, 你要降低一個週期.

所以, 這是4d2.

對吧?

因為週期數是五,

所以, 是4d2.

4d2.

接著, 在那之前, 你先填滿

5s軌跡, 就是5s2.

5s2.

然後, 你可以繼續往回走.

再填滿4p軌跡, 就成了4p6.

4p6.

填滿4p軌跡以前,

在這兒的d軌跡有十個電子.

但那是啥?

它是在第四週期, 但d軌跡你要減一,

也就是3d10,

所以是3d10.

再往前就是4s2.

寫得太亂了.

讓我重寫吧.

4d2.

那是那兩個電子.

然後是5s2.

5s2.

然後是4p6.

它在這兒.

然後是3d10.

記得嗎? 四減一, 因此是3d10.

然後是4s2.

你就像那樣一直往回走下去.

但是, 往回走的真正好處在於你會立刻知道

嗯, 哪些電子位於最高能殼內?

這個五是我所在的最高能殼.

而我在那兒填的這兩個電子,

那些是位於最高能殼的電子.

它們不是能量最高的電子,

這兩個才是.

但這些電子

離原子核最遠的可能性最高.

所以, 這些是能夠參與反應的(電子),

而且, 針對大多數化學的目的來說,

這些是最為要緊的(電子).

這裡有一個不常提及的小論點,

就是我們喜歡想像成電子在填這些桶,

而且它們就停留在桶裡.

不過, 一旦你給一個原子填入了電子,

它們就不可能好好地, 規規矩矩地待在那兒.

它們全都在軌跡之間跳躍並掺雜在一塊,

以及做出各種瘋狂的, 不可預測的事.

但是, 這個方法讓我們至少對電子內所發生的事

有一個認識.

對於多數的目的而言, 它們確實傾向於以這些軌跡

似乎固定的方式來反應或行動.

但是無論如何, 這節課的主要目的真的只是

教會你如何寫出電子排列,

因為, 這對我們今後明白物質是如何相互作用的

會非常有用.

另外, 特別有用的是知道什麼電子

在最外層,

或什麼是價電子.