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1.為什麼根據質子數可以知道原子的性質?2.何謂過渡元素?其 ±
值如何判定?3. 為什麼會有鑭、錒系元素?4.有些原子量有 ±
值,為什麼?(台中市/安和國中/二年級/Leo) |
維尼哥哥:
1.為什麼根據質子數可以知道原子的性質?
元素的質子數=電子數=原子序,知道這些,應該是可以了解元素的化學性質,而非原子的性質。
因為元素的化學性質決定於原子核外面的電子數目,因此,知道了質子數(電子數)便能知道該元素的大致化學性質。
由於不同元素的化學性質,隨著原子序的增加會有週期性,所以才叫做『週期表』。
2.何謂過渡元素?其 ± 值如何判定?
要解釋『過渡元素』,牽涉的問題比較艱深,簡單說明如下:
原子核外電子出現的區域叫做『軌域』。電子軌域有許多主層,每個主層又可分為一到多個附層,這些附層以電子填入的先後,命名為
s、p、d、f……。其中 s 附層可以容納2個電子、p 附層可以容納6個電子、d 附層可以容納10個電子、f
附層可以容納14個電子……
一般來說,元素依原子序的增加,其外層電子也依主層及附層的先後順序填入,原子序1到18的元素都是如此。
到了原子序19的鉀(K),照理說其第19個電子應該填入3d(第三主層的
d 附層)軌域中,但是,由於 4s 軌域的能階比 3d
軌域的能階低,所以,電子反而先填入第四主層的 s 軌域。由於 4s
軌域可以填入兩個電子,所以,原子序20的鈣(Ca)也是先填入 4s
軌域,而跳過 3d 軌域。
到了原子序21的鈧(Sc),電子填滿 4s 軌域後,又回過頭來填入 3d
軌域,我們把這種元素稱為『過渡元素』。因為每個 d
軌域都可容納十個電子,所以,每個週期的過渡元素都有十個。
3. 為什麼會有鑭、錒系元素?
鑭系、錒系元素的由來和過渡元素的由來是一樣的道理。當原子序57的鑭在
5d 軌域填入一個電子後,接下來的元素反過來填入 4f 軌域。由於 f
軌域可容納14個電子,所以鑭系元素連同鑭本身,共有14+1=15個元素!
鑭系元素的化學性質都非常相似,有時候連化學家都很難直接分辨出誰是誰!而錒系元素全部都具有放射性,最著名的就是原子序92的鈾(U)。
4.有些原子量有 ± 值,為什麼?
原子量的訂定,是根據該元素在自然界中存在的所有同位素的質量,依比例計算得出的。以碳(C)為例,自然界中存在的同位素及比例如下:
-
同 位
素 |
原 子 量 |
存 在 比 例 |
碳12(質子數:6,中子數:6) |
12 |
98.89% |
碳13(質子數:6,中子數:7) |
13 |
1.11% |
碳14(質子數:6,中子數:8) |
14 |
少於0.01% |
所以碳的原子量≒12 × 98.89%+13
× 1.11%+14 × 0.01%=12.01
而週期表上有些元素的原子量有 ±
值,很可能是科學家對該元素的同位素種類或含量並不十分確定的關係。
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