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加拿大pc28预测官网开奖 群众笔下的物理: 原子的行星模子若何解说元素周期表的微妙?

发布日期:2024-10-19 15:01    点击次数:81
门捷列夫通过整理前东谈主积贮起的数据加拿大pc28预测官网开奖,发现了元素周期律。这是化学上的伟大发现。 然而,元素的化学性质为什么会出现周期性的变化,这背后的原因是什么? 门捷列夫本东谈宗旨志到:他不知谈这问题的谜底。他深信,昔时的磋商会揭示出背后的原因。 20世纪初,物理学家在对原子的磋商上获得了惊东谈主的进展。终于,东谈主们好像解说元素周期表背后的奥秘了! 这一晴朗确立,值得每位学生了解、观赏与品尝。 兰兹伯格的初等物理教科书中,对这一确立作念了精彩的教授。 这出现时这套书第3册第22章...

门捷列夫通过整理前东谈主积贮起的数据加拿大pc28预测官网开奖,发现了元素周期律。这是化学上的伟大发现。

然而,元素的化学性质为什么会出现周期性的变化,这背后的原因是什么?

门捷列夫本东谈宗旨志到:他不知谈这问题的谜底。他深信,昔时的磋商会揭示出背后的原因。

20世纪初,物理学家在对原子的磋商上获得了惊东谈主的进展。终于,东谈主们好像解说元素周期表背后的奥秘了!

这一晴朗确立,值得每位学生了解、观赏与品尝。

兰兹伯格的初等物理教科书中,对这一确立作念了精彩的教授。

这出现时这套书第3册第22章“原子结构”的第15节。

这一章共17节,讲了许很多多极其紧要的现实,比如,原子的大小与质地,基本电荷,带电粒子质地的测量,电子质地随速率的加多,同位素,以及原子的核式模子,原子的能级,光受激辐照,原子的可见光谱与X光谱。第15节估量门捷列夫的元素周期系统,临了两节先容光量子与量子力学基础。

原书中这部天职容(第15节)占了接近3页。为了便捷环球意会,我把它分红3个部分:

第一部分:原子的行星模子若何解说了元素周期表中的规矩性;

第二部分:为什么原子的化学性质只由最外层电子决定;

第三部分:原子为什么这样郑重(坚固)。

第一部分

门捷列夫发现的,元素化学性质变化的周期律,响应出了原子结构中的内在规矩性(黑体字是我翻译书中的原句)。

这句话直击环节。当咱们濒临元素周期表时,假定咱们还莫得学过原子结构的基础常识,能不成预见:元素化学性质推崇出的周期性变化(诚然不是数学上哪种严格趣味趣味的周期性——这个不紧要),响应的是原子结构的内在规矩性?

咱们应该预见这少量,或者,咱们应该教授孩子预见这少量。咱们在学习的时间,不应只是留意事实,还必须留意事实所指令的趣味趣味。

作家紧接着说:因此,元素周期律不但对于化学,而且对于物理学,都具有头等紧要性。

对于原子结构的“及格”表面,必须好像解说元素周期表中响应出来的元素化学性质的规矩性。

是以,比如,谈尔顿的原子结构模子,在元素周期律被发现以后,就称不起“及格”了。

这一章的前边先容了物理学家拓荒起来的原子的行星模子,况且标明,行星模子好像奏效地解说很多复杂的风物(氢原子的光谱等);

现时,它能解说元素周期表呈现出的规矩吗?(咱们必须意志到,原子结构的表面要承担的任务有何等坚苦,它需要解说若干多样千般的事情!)若是能,是若何解说?

原子具有多样千般的算作。它们什么时间推崇出化学性质?作家指出,当原子之间的碰撞引起分子的变成时,原子推崇出它们的化学性质。

当原子之间发生碰撞时,相互靠得很近,按照原子的行星模子,它们的电子壳层相互作用(影响)。因此,原子的化学性质由其电子壳层的结构决定,最终是由原子的核电荷数决定。因此,周期表中的元素是按照核电荷数加多的措施陈列的。

这还解说了,为什么同位素原子(原子核质地不同,但核电荷数相易)具有总计相易的化学性质。

接下来需要弄了了,原子化学性质与其电子壳层结构之间的具体关系是若何的?为了看出这些关系,作家用图表给出化学周期表中前3个周期每种元素的电子壳层结构。

留意到:一种给定元素所在的族的序号,等于临了一个被填充的原子壳层中的电子数量。每族中的元素具有相似的化学性质。

由这不错得出,原子的化学性质是由临了一个未被填充完的壳层中的电子决定。这些电子被称为价电子。

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价电子的数量决定了元素的化合价。比如,锂,钠,钾唯唯一个价电子,它们都是单价的。

电子壳层被填充完的原子莫得价电子,化学上是惰性,组成零族元素,因为价电子数量为0。

当原子的电子数量加多时,元素的化学性质从金属变为非金属。当下一个壳层被填满时,得到惰性元素。随着电子数量进一步加多,新的壳层初始被填充,初始新的周期,元素再一次从金属向非金属过渡。

从第四个周期初始,电子壳层的填充措施变得复杂,书顶用小号字体粗浅先容了关联现实。这样作念是耀眼的;中学的科学课应幸免太深重复杂的现实,用最鼎力气把最基础的现实解说绝对。

临了,作家用一句话回归元素化学性质周期性背后的原因。它是由于,元素化学性质主要由原子最外层电子数量决定,而当各个壳层轮番被填充时,最外层电子数量是周期性肖似的。

第二部分

但是,决定原子化学性质的,为什么只是原子的最外层电子,而不是全部电子呢?

作家莫得在前边的论断那儿停住,而是紧接着建议这个问题。

因为,前边只是通过相比前三个周期中每种元素的电子排布情况,推断出元素的化学性质是由原子最外层电子决定。咱们并不睬解为何会是这样。

现时必须进一步讲究这一问题。

作家这样解说:化学反应中每个原子开释或接纳的能量,不提高几个电子伏(参考前边的一王人训诲题)。这个能量实足篡改原子的外层电子排布。关联词,要想篡改内层电子的轨谈,这个能量太低了,内层电子的跃迁能比外层电子大得多(参阅本章14节)。因此,当原子调治身分子时,内层电子的排布保抓不变。[注]

注:我可爱这样想:刮大风时,海面卷起很多米高的巨浪,吓死东谈主。然而,这只发生在大海名义,而在海水深处,一切如常。在化学反应中,原子的情况亦然如斯。诚然咱们看到反适时发出注方针光辉,或其它显贵的变化,但在原子里面,一切如通俗相似。通盘的变化都只是发生在原子的最外层辛苦。

作家莫得停留在这里,而是用另一件左证佐证这一解说。

这左证来自光谱学。光谱学中有一个引东谈主注方针事实:化合物的X射线谱,是组成它的各元素的X射线谱的粗浅叠加。

与X射线谱不同,可见光谱是由外层电子的算作决定的,这些电子正值便是决定原子化学性质的那些电子。是以,化学性质相似的元素,可见光谱亦然相似的。(科学最奥秘的场所之一,便是使东谈主们在原先以为互不相关的风物之间发现辩论!)

当原子变身分子时,“化学”电子,同期亦然“光学”电子,发生重组,从而,原子的光学性质随着篡改。

这便是为什么,分子的光谱与组成它的各原子的光谱频繁存在显贵的鉴别。

第三部分

在摈弃这一节的时间,作家又探讨了原子的郑重性(强度)问题。

这一章的第1节已指出过,原子比分子郑重得多,或者说,坚固得多。

中学化学书常会告诉学生:在化学反应中,诚然分子篡改,但原子不发生变化。关联词,很多书不会告诉学生,这标明原子比分子结子得多,郑重得多。

作家指出,原子的郑重性,是由于原子核的郑重性。当原子的性质发生变化时,比如,变成离子,或调治身分子时,只是外层电子发生重组,而原子核不受影响。

是以,历程这样的变化后,原子很容易再行变回蓝本,比如,从离子变回中性原子,分子明白为原子。

为了使原子发生更剧烈的变化,必须让原子核的核电荷数发生篡改。这是可能的。不外,由于原子核终点小况且终点坚固,这需要极其精深的技艺。

临了一句话指向第24章,原子核与核反应。

注2:化学反应顶用到的技艺一般是研磨、融解、加热、通电流、高压等等。

这短短的一节,是不是教给咱们很多东西?

而且,作家不是告成把论断向读者晓谕,而是教授读者念念考,一步一步到达盘算。

他教授得很细腻,一步也不跳过。

他的视线又那么广袤,提醒咱们看到很多紧要事情之间的内在辩论。

我本东谈主读完这一节加拿大pc28预测官网开奖,是很受栽种而又很享受的!



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