為何鋁的電負性相比於同族元素反常?

時間 2021-06-01 16:54:28

1樓:鈹砈2

首先丟擲結論:不是鋁的電負性反常,是鋁下面幾位的電負性太反常了!

鋁:一般而言,乙個元素電負性和乙個原子的半徑有著一定的關係。原子半徑越大,電負性一般而言就越小。

畢竟原子核能力有限,管不住太多的電子,而且根據泡利不相容原理,電子非常討厭對方,能和對方拉開距離就絕對不在基態與對方產生接觸。因此,想象乙個農場主和一群雞在草地上,本身這群雞就為了減少競爭分得很散,而且這個農場主也沒有足夠的精力讓那些流著雞血的雞離他近一點方便他管理,這時候莫名其妙又從哪個地方跑過來乙隻野雞,你覺得這個農場主管得住這個多出來的野雞嗎?

對原子來說情況也是一樣。距離原子核越遠,受到原子核的牽制就越小,意味著很多時候如果乙個電子路過乙個半徑很大的原子,只要不是太怠惰,這個電子就能輕而易舉地擺脫原子核對它的束縛盡情撒野。哪怕對於已經被原子核束縛的最外層價電子而言,它們也只要獲得足夠能量就能飛出這個原子,第一列鹼金屬就是乙個很好的例子。

那麼回到題主的問題。硼只有兩個電子層有電子填充,而鋁有三個填充了的電子層,鋁原子的半徑比硼原子的大,電負性比硼小也不難理解。對於鎵,銦和鉈而言也是這樣,所以從鎵到鉈,電負性依舊在不斷減小。

問題出在鋁和鎵之間。具體的解釋涉及很多量子物理學的東西,但我們可以有乙個很粗俗的認識。一般而言元素週期表從左往右走,原子半徑是不斷減小的,因為同一週期裡的元素擁有相同的電子層數,但是越向右原子序數就越大,其原子核所攜帶的正電也就越大,吸引電子的能力也就越強。

這使得這些電子層向內收縮,原子半徑變小。鹼金屬擁有該週期最大的原子半徑,那根據這個原理,在同一週期內,如果這個元素離鹼金屬越近,那這個元素的原子半徑理論上而言就越大。

對於鋁而言,和它同一週期的鹼金屬是鈉,和鋁中間就隔了乙個鎂。但是對於鎵而言,它和與它同一週期的鹼金屬鉀隔了11個元素,可見這些多出來的11單位的正電足以讓鎵的原子半徑縮小到意料之外的地步,自然電負性就比預計的要大。然後正好鎵下面的元素也有這個問題,而鋁沒有這個問題,就因為少數服從多數原理,顯得鋁的電負性很異常了。

至於為什麼這么蛾子只發生在鋁的這一族,可以移步我的另外乙個銣的電子排布回答了解背景知識。鎵前面的元素,過渡金屬們的最後乙個電子是填充在3d亞層上的,3d軌道因為埋得太深,沒有辦法有效隔離來自原子核的強大吸引力,造就了鎵原子的強大縮水。而鎵後面的元素的最後乙個電子重新回到了第四層,原子核難以束縛,以至於過渡金屬帶來的收縮效應在後面的元素上已經沒有太大影響力了,自然也就很難影響它們的規律了。

值得一提的是,縱觀整個元素週期表,你可以找到很多違背大體規律的特例。畢竟量子世界和我們所在的巨集觀世界有著截然不同的基本原理,乙個元素的理化性質受到太多因素的牽制和調整,有的時候突然明顯的乙個因素很有可能改變一切,在我們不懂這個原理的情況下,就很有可能把這個元素當作例外了。

但回到開頭,估計說了這麼多,鋁只想表示:

錯的不是我,是這個世界!

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