中国的最外层电子(最外层6个电子)
xj 2023-08-08
理论解释太复杂。简单的说吧。
电子层其实有很多的亚层,我们叫s(最多2个电子),p(最多6个),d(10个),f(14个),每一个亚层的能量都是不同的。排布顺序为:1s、2s、2p、3s、3p、4s、 3d、4p……
电子在排布的时候,就是按照能量由低到高的顺序排布。
那么,就要先排到4s层上,排满了以后才会排到3d上。这样的排布方式,保证了,最外层的数量。
另一种解释是:洪特规则前提:对于基态原子来说,在能量相等的轨道上,自旋平行的电子数目最多时,原子的能量最低。所以在能量相等的轨道上,电子尽可能自旋平行地多占不同的轨道。例如碳原子核外有6个电子,按能量最低原理和泡利不相容原理,首先有2个电子排布到第一层的1s轨道中,另外2个电子填入第二层的2s轨道中,剩余2个电子排布在2个p轨道上,具有相同的自旋方向,而不是两个电子集中在一个p轨道,自旋方向相反。作为洪特规则的补充,能量相等的轨道全充满、半克满或全空的状态比较稳定。
根据以上原则,电子在原子轨道中填充排布的顺序为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d…。
下面我们运用核外电子排布的三原则来讨论核外电子排布的几个实例。
氮(N)原子核外有7个电子,根据能量最低原理和保里不相容原理,首先有2个电子排布到第一层的1s轨道中,又有2个电子排布到第二层的2s轨道中。按照洪特规则,余下的3个电子将以相同的自旋方式分别排布到3个方向不同但能量相同的2p轨道中。氮原子的电子排布式为1s2 2s2 2p3。这种用量子数n和l表示的电子排布方式,叫做电子构型或电子组态,右上角的数字是轨道中的电子数目。也可以用下式比较形象地表明这些电子的磁量子数和自旋量子数:
电子的磁量子数和自旋量子数
氖(Ne)原子核外有10个电子,根据电子排布三原则,第一电子层中有2个电子排布到1s轨道上,第二层中有8个电子,其中2个排布到2s轨道上,6个排布到2p轨道上。因此氛的原子结构可以用电子构型表示为1s2 2s2 2p6。这种最外电子层为8电子的结构,通常是一种比较稳定的结构,称为稀有气体结构。
钠(Na)原子核外共有11个电子,按照电子排布顺序,最后一个电子应填充到第三电子层上,它的电子构型为1s2 2s2 2p6 3s1。为了避免电子结构式书写过繁,也可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”,以稀有气体的元素符号外加方括号来表示,例如钠原子的电子构型也可以表示为〔Ne〕3s1
钾(K)原子核外共有19个电子,由于3p和4s轨道能级交错,第19个电子填入4s轨道而不填入3p轨道,它的电子构型为1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1或〔Ar〕4s1。同理20号元素钙(Ca)的第19,20个电子也填入4s轨道,钙原子的电子构型为〔Ar〕4s2。
铬(Cr)原子核外有24个电子,最高能级组中有6个电子。铬的电子构型为〔Ar〕3d5 4s1,而不是〔Ar〕3d4 4s2。这是因为3d5的半充满结构是一种能量较低的稳定结构。
洪特规则之一
洪特规则是在等价轨道(指相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道,且自旋方向相同。后来经量子力学证明,电子这样排布可能使能量最低,所以洪特规则也可以包括在能量最低原理中。
洪特规则之二
洪特规则 又称等价轨道规则。在同一个电子亚层中排布的电子,总是尽先占据不同的轨道,且自旋方向相同。如氮原子中的3个p电子分布于3个p轨道上并取向相同的自旋方向。p轨道上有3个电子、d轨道上有5个电子、f轨道上有7个电子时,都是半充满的稳定结构。另外量子力学的研究表明;等价轨道全空(p0、d0、f0)和全满时(p6、d10、f14)的结构,也具有较低能量和较大的稳定性。像铁离子Fe3+(3d5)和亚铁离子Fe2+(3d6)对比看,从3d6→3d5才稳定,这和亚铁离子不稳定易被氧化的事实相符合。根据洪特规则铬的电子排布式应为1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1。
生活中的相对论有哪些?相对论是比牛顿力学更深刻的科学理论,一般我们认为,只有在高速运动下相对论效应才明显;实际上,在我们日常生活中,就有一些现象,本质上只有加上相对论才能够得到完美解释。
黄金的颜色
黄金是一种稀有金属,高纯度的黄金呈发亮的金黄色,其实黄金的颜色中就隐藏着相对论。
金属的最外层电子数通常较少,容易丢失形成自由电子,电子在不同能级间的跃迁也频繁,当外界光子撞击金属时,光子会被金属吸收后重新发射出来,其中对可见光波长的反射最为明显,所以绝大部分金属呈现出金属光泽。
金是第79号化学元素,有6个电子层,电子排布分别是2-8-18-32-18-1,金属于重原子,内层电子的经典绕核速度非常快(达到了光速的65%),以至于内层电子的相对论质增效应非常明显。
导致的结果就是电子轨道稍微向内收缩,相邻电子轨道间的能带间隙降低,其中金原子核外电子的第5层和第6层能带间隙降低到大约2.4eV,对应可见光中的蓝色波段,当可见光照射到金原子上时,蓝色光容易被吸收,而蓝色的互补色是黄色,所以金块会呈现金黄色;也正是因为电子轨道更加靠近原子核,所以金的化学性质非常稳定。
电磁铁的本质
根据麦克斯韦方程组,电能生磁,磁也能生电,这是经典力学描述电和磁之间的相互关系,但仅限于表面现象,更深层的机制其实可以用相对论来解释。
我们知道,在通电导线周围会产生磁场,带电粒子在磁场中做切割磁感线的运动会受到洛伦兹力,通常情况下, 导线中带正电荷的原子核,与带负电荷的电子会相互抵消电荷净值,对外不显电性。
当导线中的电子定向移动,外部电荷也相对于导线做轴向运动时,在外部电荷的参考系看来,导线是向左移动的,导线内部的正电荷也随着导线向左运动,这时候就得考虑相对论尺缩效应,导致的结果就是给定导线空间内的正电荷密度大于负电荷密度,导线的净电荷不为零,此时就会对外界的带电粒子产生库仑力,如果是两条同向导线通电就会相互排斥。
不止是电磁铁,一切有关磁的现象,本质上都可以用相对论来进行解释,磁力的溯源最终都是库仑力,所以电和磁本身就是统一的,我们解释为磁力还是库仑力,其实取决于我们所处的参考系。
有人可能会说,对于导线中电流来说,电子定向移动的速度只有每秒几毫米~几厘米,远远低于光速,怎么可能会有这么明显的相对论效应?
其中的原因在于,库仑力的强度非常大,相对强度是万有引力的10^37倍,我们把1千克氢原子中的质子和电子完全分开,放到相距30厘米的地方,它们之间的吸引力将和地球对月球的万有引力相当;所以即便导线中自由电子的运动速度很慢,但是库仑力足以引起明显的相对论效应。
汞在常温下呈液态
汞的熔点只有-39℃,是所有金属当中最低的,常温下呈液态,这当中其实也包含了量子力学和相对论。
前面我们提到金(79号元素)的最外层电子数为1,而汞是第80号元素,最外层电子数是2。对于金来说,6s轨道上的电子数未满,需要和相邻原子共享最外层电子,导致金的熔点很高。
而汞的6s轨道上电子数满了,与金原子一样,汞的电子轨道也因为相对论效应发生了收缩,6s轨道降低,使得6s轨道距离下一个6p轨道变远,其结果就是汞的6s轨道电子异常稳定,难以和相邻原子发生相互作用,导致汞的熔沸点非常低。
全球定位系统
卫星定位想要获得足够的精度,其卫星使用的时钟必须非常精确,精确到纳秒级别(十亿分之一秒),同步轨道定位卫星以每秒3公里的速度绕地球运转,每天的相对论时间膨胀大约是4微秒,如果不加以修正,每天定位产生的累计误差将达到8公里。
所以全球定位系统(包括中国的北斗,美国的GPS等等)是离不开相对论的,这也是我们在日常生活中,接触相对论最直接的地方。
化合价的定义中国哪个省考过是物质中的原子得失的电子数或共用电子对偏移的数目。
化合价表示原子之间互相化合时原子得失电子的数目。
化合价也是元素在形成化合物时表现出的一种性质。
元素在相互化合时,反应物原子的个数比并不是一定的,而是根据原子的最外层电子数决定的。比如,一个钠离子(化合价为+1,失去一个电子)一定是和一个氯离子(化合价为-1,得到一个电子)结合。而一个镁离子(化合价为+2,失去两个电子)一定是和2个氯离子结合。如果形成的化合物的离子的化合价代数和不为零,就不能使构成离子化合物的阴阳离子和构成共价化合物分子的原子的最外电子层成为稳定结构。也就不能形成稳定的化合物。
化合价的概念就由此而来,那么元素的核外电子相互化合的数目,就决定了这种元素的化合价,化合价就是为了方便表示原子相互化合的数目而设置的。学习化合价时你应该了解化合物中元素化合价的规定。
[img]分子原子离子中国人歌词分子构成:水,氧气,氢气,二氧化碳,氨气,氯化氢 等
原子构成:所有金属,稀有气体,固态非金属[碳,硅,硫,磷等]
离子构成:氯化钠、硫酸钡、氢氧化钠等
具有115个质子和196个中子的原子核,其原子量是多少,价层电子排布式与哪种元素的性质类似每周期所包含元素数目分别为:2、8、8、18、18、32、32。用115去减这些数字就可知115号元素在周期表中什么位置。
115-2-8-8-18-18-32=29,可知其在周期表中第七周期的倒数第4的位置,也就是VA族。
由于是放射性元素,所以通常不表示其元素的相对原子质量,而以其半衰期最长的同位素的质量数表示。按照题中所给条件,只能说该元素的这种原子的质量数是115+196=311。
价层电子排布式为:7s(2)7p(3)。与铋元素(第六周期VA族)性质相似。
实际上这种元素已经被命名。2016年6月8日,国际纯粹与应用化学联合会宣布,将合成化学元素第115号(Mc)提名为化学新元素。该元素由劳伦斯利弗莫尔国家实验室、橡树岭国家实验室和俄罗斯的科学家联合合成[1] ,他们将115号元素命名为以“莫斯科”英文地名拼写为开头的Moscovium(缩写Mc)。2017年5月9日,中国科学院、国家语言文字工作委员会、全国科学技术名词审定委员会在北京联合召开发布会,正式向社会发布115号元素“镆”。
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