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关于原子核的问题有关原子核的组成,其组成中的各部分的关系,以及金属元素 非金属元素 在原子核中的层数、什么最外层电子数之

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:化学作业 时间:2024/05/24 15:12:16
关于原子核的问题
有关原子核的组成,其组成中的各部分的关系,以及金属元素 非金属元素 在原子核中的层数、什么最外层电子数之类的有什么特点,解释一下阳离子阴离子最外层电子数是什么样的...怎样看出什么样的原子核具有稳定结构的等
反正就是有关原子核的一切问题啦 想到多少就说多少吧
问题有点长,一个一个地回答吧.
⒈原子核是有核子组成的,核子包括中子、质子.
⒉质子之间存在库仑斥力,相邻的核子之间存在核力,核力吸引,库仑力排斥,当然,如果近到一定距离,核力也会反向成斥力,但是原子核里的核子是不可能近到那个距离的,原子核里的核力都是吸引力.中子可以通过衰变变成质子,但是在原子核里的中子的稳定性很强,一般不会衰变.自由中子衰变的半衰期约为10.61min.
⒊噢,我发觉你说错了,金属元素和非金属元素的原子核里边的层数并没有什么太大的区别,那是核子能级排布,由那个我们可大致推断出原子核的稳定性(即是不是放射性元素.)
而电子层数是指核外电子的经典物理排布方式,电子有4个量子数,主量子数n,n=1、2、3、4、5、6、7对应周期表中的7个周期7层电子K、L、M、N、O、P、Q,当然,也有排到8的,那是最近科学研究的对象,8周期元素(几乎都是放射性核素,而且寿命极短.);角量子数l,l=0、1、2、3,对应的是电子亚层轨道s、p、d、f,当然,在n=8以后,还会出现l=4,即g电子层,这是描述电子轨道自旋角动量的量子数;磁量子数m,m=2l+1,代表亚层轨道的空间伸展方向,决定亚层轨道数目,如s电子,s是l=0的亚层,即s电子只有1个空间伸展方向,而p电子,p是l=1的亚层,其空间伸展有2×1+1=3,即p电子轨道在每层轨道中有3个亚层轨道;自旋量子数ms=±0.5,表示一个亚层轨道只能容纳两个电子,且是自旋相反的两个电子.
由上面的规则可以演化出每层电子层所能容纳的电子数是2n²,比如第二层n=2来说,就能容纳2×2²=8个电子,这8个电子分别是两种电子:2s和2p电子,s有一个空间伸展方向,p有三个,每个亚层能容纳自旋相反的两个电子,总容纳电子数就是(1+3)×2=8;再之如第三层容纳18个电子,是(1+3+5)×2=18;第四层是32个电子,是(1+3+5+7)×2=32……而同样受上述规则限制,最外层电子除了第一周期的H、He以及第二周期的Li+、Be2+等以第一层作为最外层的原子或离子外,假设最外层为m=1层,次外层为m+1=2层,依次类推,则从最外层从外到内看,容纳的电子数是2(m+1)²,和2n²很类似吧?很好记忆的.
⒋至于金属与非金属,主要源自核对最外层的引力大小情况,Fc=-kZe²/r²,Z是核电荷数,r是电子到核的距离.一般而言,最外层电子数在4以下的都是金属,在4以上的都是非金属!但是随着周期的递增,原子半径的增大,核对最外层电子越来越有心无力,更何况随着电子数的增多,电子与电子之间也要排斥,到了后来,核对外层电子几乎失去控制!所以,到了7周期,基本上就没有非金属存在了!
⒌一般而言,主族元素的阳离子最外层电子就是原子的次外层电子,一般都是8个电子,当然H+是例外!H原子本来就只有一个电子,失去一个电子之后就是“光杆司令”了!而阴离子一般会从别的原子那里夺来电子把自己最外层填满,达到8个电子的稳定结构,H-离子也例外!负氢离子最外层只有2个电子!
⒍要看原子核的稳定,首先要看核内中子和质子的数目对比,说深了也不易接受,给你一个经验规则:20号元素中中子和质子数目是相等的,这些核素都是稳定不具有放射性的!超过20号之后,由于质子增加,库仑斥力的增加,核要维持稳定,则中子数也相应的增加.简单的说,超过20号元素后,稳定核素的中子都比质子要多,具体怎么个多法,有条β稳定线,近似的方程为:N=Z(Z≤20),N=0.0075Z²+0.85Z(20<Z<100),这是一个经验公式.
再具体点讲,原子核要稳定,要没有放射性,那么它的质子数和中子数最好都要是偶数,或者一奇一偶,若都是奇数,则绝大部分都是放射性核素,目前发现的质子数Z和中子数N都是奇数的稳定核素才仅仅一个!
如果你想多了解原子核的话,可以参看卢希庭教授编撰的《原子核物理》.