元素原子的性质
发布网友
发布时间：2022-05-12 17:08
共2个回答
热心网友
时间：2023-10-15 03:25
决定元素之间相互结合的最主要的原子性质包括原子外电层的构型、原子的电离势及电负性、离子半径。
（1）原子外电层的构型
原于由原子核及核外电子两部分组成。原子核包括不带电荷的中子和带正电荷的质子，核外电子呈云雾状的“电子云”弥漫于原子核周围的空间。核外电子排列或“电子云”的结构是由n，l，m，ms四个量子数来确定的（White，2005）。主量子数n取值为1，2，3……相应的“壳层”名称为K壳层，I壳层，M壳层，N壳层，O壳层，P壳层……主量子数的取值越高，电子所处的轨道能级越高，电子的能量越高，距离原子核的距离越远。角量子数l的能量与电子在轨道中旋转的总角动量和轨道形状相关，取值0，1，2，3，5…n－1，其相关的符号为s，p，d，f，g……磁量子数m指示出轨道角动量是如何相对某些固定方向取向的，它粗略地表征空间中电子云的最大伸展方向，它可以取＋l到－l间的全部整数值，共有（2n＋1）个值（廖立兵，2000）。自旋量子数ms取值为－1/2或＋1/2，取决于电子的自旋方向。对于量子数n，l，m的每一个空间轨道，一般都可以容纳两个自旋方向相反的电子（廖立兵，2000）。原子中核外电子运动（或“排列”）必须遵守4个量子数条件和两个基本原理：泡利不相容原理和最低能量原理（廖立兵，2000；White，2005）。在上述条件和原理的基础上，图3.1示为元素周期表与元素原子核外最外层电子“层”的构型（White，2005）。
图3.1 元素周期表与元素原子核外最外层电子“层”的构型
（引自White，2005）
（2）离子电位、电子亲和能与电负性
由于原子核对最外层的电子束缚力弱，能量较高，当其相互作用时，有可能参与成键作用。一般用离子电位、电子亲和力、电负性来表征元素原子在成键作用中的性质。其中离子电位是用于表征元素原子失去最外层电子的势位，如：
Na→Na＋＋e－（3.1）
图3.2所示为元素的第一离子电位（White，2005）。
离子电位越小，越容易失去电子。元素的金属性愈强，离子电位愈低，愈容易失去电子而成为阳离子。
电子亲和能用于表征元素原子获得电子的能力：
F＋e–→F–（3.2）
元素的电子亲和能愈大，非金属性愈强，愈易获得电子而成为阴离子（图3.3）。
图3.2 元素周期与第一离子电位
（引自White，2005）
图3.3 元素的电子亲和能
（引自De Leon N.，2008）
电负性用于表征在成键过程中元素对共用电子的吸引能力（图3.4）。
（3）离子半径
传统晶体化学认为，晶体是由大量微观物质（原子、离子、分子等）按一定规则排列成有序结构的物质，认为原子或离子是某种刚性球体。图3.5是White（2005）给出的离子半径相对大小示意图。多年来离子具有一定的大小及其加和性的观念已渗入到地球化学的各个方面。在以离子状态为主的元素和以离子键为主的体系（离子晶体、熔体、水溶液）中，比较成功地说明了离子的行为和组构现象，如晶体中原子的最紧密堆积原理、配位多面体结构、离子间类质同象现象以及胶体对离子的吸附规律等。
图3.4 元素的电负性
（引自White，2005）
图3.5 元素离子半径
（引自White，2005）
热心网友
时间：2023-10-15 03:26
原子的性质-内部结构图
图中＋－号代表不可分割的最小正负电磁信息单位-量子比特（qubit）
（名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源图于比特 It from bit
量子信息研究兴盛后,此概念升华为，万物源于量子比特）
注：位元即比特
