48.氧分子是模範夫妻


48.氧分子是模範夫妻

同學們家長們大家好,這裡是王木頭講科學的《萬物簡史》系列,也是第48次內容的1.2更新版本。

在上一次我們留了一個問題,為什麼氧氣分子中的兩個氧原子是共享了2對電子,不是1對也不是3對呢?

48.氧分子是模範夫妻

氧原子之間共享兩個電子對是有原因的,大家可以先看一下下面這個圖。

48.氧分子是模範夫妻

我們知道氧原子是8號原子,有8個電子。在這個圖上我把1號到11號的原子全部都列了出來,大家可以看看這個裡面隨著電子數量的增多,電子的層數是怎麼變化的。

仔細觀察後就可以發現,第一層只要有2個電子就可以填滿。到了3號原子的時候,第3個電子就要出現在第二層了。我們繼續看,可以看到隨著原子序號的增加,第二層的電子也越來越多,到了氧原子的第二層已經有6個電子了。然後再隨著原子序號增加到了10號,原子第二層也滿了,這一層最多可以有8個電子,再增加的話只能在第三層增加了。

我們看到了,不同的原子,因為原子序號不同,最外面那一層電子數量也是不同的。但是原子們都有個特點,那就是不論自己的序號是多少,都非常希望自己最外面一層的電子是滿的。

那怎麼能滿呢?可以有3種方式,一個是從別的原子那裡搶幾個電子過來,這樣就可以正好填滿最外面的電子層。另一種方式就是,最外面的幾個電子不要了,比如3號原子,第一層就變成了最外層,有2個電子正好也是滿的。

還有第三種可能,那會是什麼方法呢?就是我們一直說的共享電子了,就像是氧原子最外面差著2個電子,那麼就和另外一個氧原子共享一下,對方也把2個電子分享出來。這樣雖然電子的總數不會變,但是兩個原子的最外面的電子都滿了,皆大歡喜。

這也就是為什麼不能是共享1對電子,也不能共享3對電子的原因。氧原子一共8個電子,填滿了第一層用掉了2個電子,還剩6個全在第二層。這時候還缺2個電子,所以就會和另外一個氧原子一起分享出自己的2個電子,所以就有4個電子,既屬於第一個氧原子又屬於第二個氧原子,同是屬於兩邊。

至於臭氧為什麼會多分享出來一個電子給第三個氧原子呢?可能是這樣子的一個情況,氧氣分子很幸福,其中的2個原子就和夫妻一樣關係緊密。這時候來了一個孤零零的氧原子。雖然大家都希望自己最外面的電子有8個,但是這個孤單的原子太可憐了。

於是氧氣分子夫妻二人就商量了一下,看它實在是太可憐了,就勻它一個電子吧。勻兩個就太多了,一個還好辦。於是就三個氧原子湊在了一起,其中兩個關係很緊密,共享了兩對電子,另一個就沒這麼好運了,只能分享一個,不過也很不錯了,總比沒有強。

最外層的電子被填滿,這肯定是大家都希望的,但是不一定都能做到。所以就在某些特定條件下可以有一些中間方案。就像臭氧分子這樣。不過呢,臭氧分子很不穩定,稍微有些變化它就又變成兩兩一對的情況了。這也是為什麼空氣中氧氣很常見,臭氧卻不常見,只有在很高的地方才會大面積存在。

到現在,我們再來看看氧氣和臭氧這兩種氣體帶來的一個很麻煩的事情,那就是我們原來認為的,只要是原子一模一樣那麼就肯定是相同的東西。結果現在不行了,氧氣全部都是由氧原子組成的,可是臭氧也全部是氧原子組成的。但是它們不是同一種氣體,一個沒有味道,一個有讓人噁心的臭味。

這下怎麼辦呢?只能是看看它們到底哪裡不一樣,然後發現氧氣中的氧原子都是兩兩一對的,臭氧呢是三三一組的。因為這些不一樣才讓兩種氣體不一樣。於是啊,科學家們就把這種兩兩一對、三三一組的由原子組成的東西叫做了分子。

所以啊,一個東西到底是什麼,不能是隻看組成它的原子是什麼,更重要的還是要看組成它的分子是什麼。

那現在問題又來了,我們只看了一種原子氧原子,也就是氧原子可以組成什麼分子。可是世界上有這麼多種原子呢,這些原子組成在一起,它們的分子又是什麼樣子呢?

下次我們再一起看看1號到20號原子都會是什麼情況吧。

今天的內容就到這裡了,這次我們終於解開了原子為什麼要組成分子這個問題,因為它們都希望自己最外面那層電子被填滿。為什麼氧氣分子中的原子會一起共享4個電子呢?把你知道的知識講給身邊的朋友吧,讓他們可以和你一起享受獲得知識的快樂。


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