物質構造

門得列夫(Dmitri Mendeleev)Ⅰ

門得列夫(Dmitri Mendeleev) Ⅰ
國立中山大學董騰元教授責任編輯

門得列夫出生於1834年,卒於1907年,享年73歲,是俄國有名的化學家暨發明家。他一生最大的貢獻在於元素週期表,而且此週期表可用來預測尚未被發現的元素的性質;第101號元素:鍆(Md)就是以他的名字來命名。

門得列夫於1834年2月出生於西伯利亞(Siberia)的托波爾斯克(Tobolsk),排行14~17個(正確資料已不可考)兄弟姐妹中的老么,父親是當地一個學校的校長,祖父為俄國教士。13歲時父親過世,而母親的工廠也遭遇火災,此時,他進入托波爾斯克的高級中學就讀。15歲的時候,門德列夫的母親發現了他在科學方面的天賦,千里迢迢的把他帶到莫斯科,可惜學校當局並沒有接納他。

包立 (Wolfgang Pauli) Ⅲ

包立 (Wolfgang Pauli) Ⅲ
國立中山大學董騰元教授責任編輯

趣聞軼事

包立希望自己能夠成為一位實驗物理學家,可是很奇怪的是每當他接近實驗室時,實驗室內的儀器不是忽然間故障失效,就是莫名奇妙地著火或爆炸。「包立效應」(Pauli effect)指著就是「只要包立在附近,實驗設備就要遭殃」的奇特現象;包立本人也意識到此現象,而每當「包立效應」體現時,他也會一笑置之。有一次,在義大利的某實驗室莫名失火,大家都找不出原因,有人開玩笑說:「如果包立在這附近,就可以解釋得通了。」結果翻開隔天報紙,大家非常驚訝地發現,起火當時,包立恰好坐火車通過此處!

元素週期表(Periodic table)

元素週期表(Periodic table)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

化學元素的週期表是顯示化學元素一個『表格方法』(tabular method)。週期表一般公認是由俄國化學家門得列夫於1869年所首創發明。門得列夫想利用這個表去說明各種元素的性質有週而復始的趨勢【週期性(periodic)】,他將當時已知的63種元素依原子量大小排列,並將有相似化學性質的元素放在同一行,就是元素週期表的雛形。

同位素的應用(Applications of isotopes)

同位素的應用(Applications of isotopes)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

同位素的應用(Applications of isotopes) 可利用一個指定的元素的各式各樣的同位素來做以下幾種應用:

一、化學和生物性質的應用
1.同位素分析(isotope analysis)可以用來決定在某一個特殊樣品中,被指定元素之同位素相對豐脊 的程度,此即為同位素訊號(isotopic signature)【又稱同位素指紋(isotopic fingerprint)】。在 生物活動所產生的物質中,特別是C的同位素的變異最為明顯, 另外N 和O也可能發生。

分析這樣的變異,其應用範圍是非常廣泛的,例如:攙假食品的偵防、和源自火星之隕石的查證【根據其內含氣體的同位素訊號追蹤】

電子組態

電子組態 (Electron configuration)
國立中山大學化學系董騰元教授責任編輯

電子組態 (electron configuration)是指電子在原子、分子或其他物理結構中的每一層電子殼層中的排列順序及排列形態。

簡單地說,就是電子佔有軌域 (orbital)的分布狀況。電子同時具有波動性和粒子性的本質,它必須遵守量子力學(Quantum mechanics),而不是一般的古典物理學。

電子能夠以一個光子(photon)的形式從一個軌域能階 (energy level)移到另一個軌域能階並且發射 (emission)或吸收 (absorption)一個量子 (quantum)的能量;由於包立不相容原理(Pauli exclusion principle),沒有兩個以上的電子可以存在於某個原子軌域,因此,一個電子只可激發(excitation)或鬆弛(relaxation)到另一個有空缺位置的軌域。

包立 (Wolfgang Pauli) Ⅰ

包立 (Wolfgang Pauli) Ⅰ
國立中山大學董騰元教授責任編輯

生平事蹟

包立(W. Pauli,1900年4月25日~1958年12月15日),奧地利物理學家。他是20世紀最重要的物理學家和1945年諾貝爾物理學獎獲得者。他最突出的貢獻在於對電子自旋方向的研究(包立不相容原理)。

包立於1900年出生於奧地利的維也納,全名是沃爾夫岡•恩斯特•包立(Wolfgang Ernst Pauli),其中恩斯特是他的教父恩斯特•馬赫的名字。包立的父親是一位受過醫生訓練的專職醫生,後來在生下包立之後,放棄了一些研究,成為一位大學教授。包立在維也納上中學,與他同班的還有1938年獲得諾貝爾化學獎的庫恩;在那裡他開始做一些物理和數學的深入實驗,也對於這些學問保持著高度的興趣,他愛讀愛因斯坦關於相對論理論的報紙報導,更在課業閒暇時研究它們,1918年包立以優秀的成績從中學畢業;僅兩個月後包立就發表了他的第一份科學論文,這篇論文是關於愛因斯坦的廣義相對論。

離子鍵(Ionic bond)

離子鍵(Ionic bond)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

「離子鍵」(ionic bond)是化學鍵的一種,它通常藉由「金屬陽離子」和「非金屬陰離子」間的靜電吸引力而形成。

簡單的說,離子鍵為兩種電性相反離子間的吸引力。當金屬失去一個或多個電子而形成陽離子(帶正電),它具有如同鈍氣般安定的電子組態;此時失去的電子可進入非金屬而形成陰離子(帶負電),它同時具有如同鈍氣般安定的電子組態。電性相反的陰、陽離子間因為靜電吸引力而互相接近並形成化學鍵。

金屬鍵(Metallic bond)

金屬鍵(Metallic bond)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

金屬鍵(Metallic bond)是金屬中的「非定域電子」(delocalized electrons)【或稱傳導電子(conduction electrons)】和金屬陽離子間的一種靜電吸引力。金屬中各原子放出的自由電子(free electrons),不固定於特定位置,在金屬所形成的陽離子晶格中能夠自由移動,為所有原子所共有;因此,可視為金屬陽離子被自由電子所包圍,各自由電子受金屬陽離子的靜電引力作用,束縛在金屬內移動。金屬原子本身具有的價電子數目較少,加上第一游離能不大,所以,價電子可以很輕易地游離出去而形成非定域的「電子海」(a sea of electrons)並充塞分布於整個金屬陽離子的大晶格中。

鍵能

鍵能(Bond energy)
高雄市立高雄女子高級中學化學科陳文靜老師/國立中山大學化學系董騰元教授責任編輯

破壞一分子中兩原子間的化學鍵所需之能量。一般包含二類:一為鍵解離能,乃在一特定分子中,將兩原子維繫的特殊鍵破壞所需的能量。另一為平均鍵能,乃相同的兩種原子在不同分子中鍵結之平均值。

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