物质 · 第一卷 · 科学札记
元素周期表的秩序从哪来
门捷列夫按原子量排列时,已经敢为未知元素留空。后来用原子序数(质子数)重排,空位对上了。周期表不是记忆口诀,是量子壳层的地图。
填电子的规则
电子占据轨道,有能量高低和泡利不相容。每一周期对应主要量子数增加,碱金属最外层都是一个 s 电子,所以都活泼、都易失去电子。惰性气体壳层闭合,反应性低。卤素差一个电子,喜欢把别人的电子抢来。
过渡金属的 d 电子让颜色、磁性、多种氧化态变得常见。镧系锕系把 f 电子塞进去,化学性质挤在一起,分离困难,也因此在技术上珍贵。
超重元素是实验室产品
周期表后段许多核素寿命极短,只在加速器里存在若干毫秒到几天。它们检验的是:壳层模型在极端质子数下还灵不灵,有没有“稳定岛”。
中学把周期表当表格背,大学才看见它是原子物理的压缩包。格子对齐的地方,正是世界重复使用同一套规则的地方。