51.會放煙花的金屬鈉


我們已經知道了什麼分子啊、離子啊,它們的性質都是和最外層的電子數有關,那豈不是說只要最外層的電子數相同的話,那麼它們的性質也應該差不多。我們抱著這樣的想法再來看看上面這個圖,好像是豎著的那一列最外層的電子數都是相同的。如果是金屬的話,那麼它們放棄的電子數都是一樣的,如果不是金屬的話那吸收的電子數也都應該是相同的。

就拿氯化鈉來舉例子,它是氯原子和鈉原子在一起後形成的。那麼不要鈉了,把鈉換成圖上鈉元素下面的那個鉀元素可不可以呢?當然沒有問題,這樣就成了氯化鉀,吃起來也是鹹鹹的。那另一邊,我們也不用氯了,換成氯上面的氟可不可以呢?也可以,這樣就成了氟化鉀了,其實吃起來也會是鹹鹹的,不過不推薦大家吃,因為有毒。如果不是氟化鉀了,而是氟化鈉的話毒性會更大。

其實其他的原子都是這樣,因為最外層的電子數都一樣,所以它們有著很多相同性質。又因為這些性質都是和原子變成分子和離子有關,而有一門學科就是研究這些性質的,那就是化學。所以,外層電子數目相同,我們也會說這些原子的化學性質是類似的。

我們瞭解了這些之後,再看這張圖是不是就會覺得非常強大了。其實這張圖是非常有名的,它叫做元素週期表,是一百多年前的門捷列夫發明的。我們可以看到,每一行最外層電子數都是一個循環,也就可以說它們的化學性質是一個循環,一個循環就是一個週期的意思。所以就叫做了元素週期表。

就是在元素週期表的幫助下,門捷列夫預測了很多當時還沒有發現的原子,不只是預測了有多少電子有多重,還預測了它們應該有什麼性質。最後這些原子被發現後,果然是和門捷列夫預測的一樣。

講到這裡啊,我們就要糾正一下之前的一個說法了。之前我們總是把電子數相同的原子稱為是同一種類的原子,其實這個說法是不準確的。我們都知道,原子的電子數量和它原子核裡面的質子數有關,如果電子數相同了,那麼質子數肯定相同。我們說的是原子啊,可不是離子。大家還記得離子是什麼吧,離子就是一個原子丟失了電子,或是多獲得了電子的粒子。丟失了電子的叫做正離子,多獲得了電子的叫做負離子。離子裡面的電子數和質子數可是不一樣的。

可是原子核裡面還有一種東西,那就是中子。原子核裡面質子數相同,但是中子數可能還不一樣的話,那這種情況算不算是同一種原子呢?就比如我們之前講過的鈾235和鈾238.

準確的說它們不是同一種原子,因為原子裡面包含的東西不一樣了,它們的某些性質也不太相同,就像鈾235和鈾238的半衰期不同。不過因為它們的電子總是和最外層的電子數都是相同的,所以它們的化學性質也是類似的。於是科學家們就會把鈾235和鈾238都稱為是同一種元素,鈾元素,但是因為中子數不一樣所以它們又是兩種不同的原子。

也就是說,如果原子的電子數相同,更本質地說是質子數相同,那麼它們都是同一種元素。不論裡面的中子數是不是相同,它們的化學性質是幾乎一樣的。有的小朋友可能會問了,那麼離子呢?離子的質子數和電子可是不一樣的,一個離子應該算是什麼元素呢?

離子屬於哪種元素,無非兩種情況,一個是和電子數一樣多的原子屬於同一個元素,一個是和質子數一樣多的原子屬於同一種元素。就比如說鈉離子,失去了一個電子,就變成了有11個質子和10個電子。那它應該是屬於11號元素呢?還是屬於10號元素呢?

鈉離子,比11號元素裡的原子少了一個電子,可是又要比10號元素裡的原子多了一個質子,所以是跟11號元素更接近。畢竟多獲得一個質子的難度可以要比多獲得一個電子的難度大很多的,想想那些鍊金術師就知道了。所以,還是屬於11號元素更合適,也就是說離子屬於什麼元素,是由它的質子數決定。

瞭解了這些之後我再說到元素,大家就應該明白它的含義是什麼,不看中子數,甚至不看離子的電子數,只看質子數是不是相同。我想大家這下也明白了,為什麼叫做元素週期表,而不叫做原子週期表。

按照剛才的說法,元素週期表上一個豎列的最外層的電子數都相同,那麼它們的化學性質應該是完全一樣的,事實當然不是這樣,否則也沒有必要大張旗鼓地把這些元素分開了。其實還有一件事情也對原子的化學性質影響非常大。那就是原子的大小。

我們一起想想看,在元素週期表裡面是不是越往下,原子的電子層數就越多,所以原子也就越大。

我們都知道電子之所以會在原子周圍不跑掉,就是因為原子核吸引著電子。可是如果原子比較大的時候,那麼最外層的電子就距離原子核更遠了,原子核的吸引力就沒有那麼強了,這時候外面的電子就更容易被別的原子搶走。

所以,在元素週期表裡面,越是靠下面的元素,就越容易失去電子。大家如果去看完整版的元素週期表的話就會發現,表上面的金屬元素佔了一半還要多好多。這就是因為,到了後面幾十號上百號後的元素,即使它們外層有6個電子也是更容易把電子給丟失掉的,這一點和最外層只有幾個電子的金屬是沒有區別的。

我們還是以第一列來舉例,第一個是氫元素,下面是鋰元素,然後就是鈉元素了。氫元素,我們都知道是最小的,只有一個質子,所以它外面即使只有一個電子,但是對這個電子的吸引力是很強的。所以氫會組成氫氣分子,而不是金屬。

而到了下面的鋰元素,因為多增加了一層電子,所以相比較起來它更容易丟失最外面的那一個電子。於是就會出現這樣的情況,如果我們把鋰放到了水裡,那麼鋰原子就會和水中的氫原子PK ,看看是誰更容易丟失電子。那肯定是氫原子最後會輸掉,於是它們就被鋰替代了,被替代了的氫原子就會重新組成氫氣。

在鋰的下面,那就是鈉了,鈉可是比鋰還要多一層電子的,更容易把最外層的電子丟掉。所以把鈉放在水裡也是一樣的,鈉和水裡的氫進行PK,最後氫原子輸掉變成了氫氣。因為鈉比鋰還容易丟失電子,鈉和水的反應要更加劇烈,甚至產生爆炸。

今天的內容也就到這裡了。這一次我們瞭解了元素週期表,元素週期表為什麼是叫做元素週期表,而不叫做原子週期表呢?把你知道的知識告訴身邊的朋友們吧,讓他們可以和你一起享受獲得知識的快樂。


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