米以外。因此，在自然状态下两O个原子的核不可能接近到足以相2sOrbital互作用的距离。正因如此，决定原子化学状态的是核外电子而不是质子或中子。同种元素所有的2pOrbitals1sOrbitalCompositeOribitalsforenergyofallOrbital forenergylevel L:one spherical porbitals同位素都具有相同的电子排布，levelK:orbital (2s)andthreeonesphericaldumbbell-shapedorbital (1s)orbitals(2p)所以也就具有相同的化学性质。图2.4电子轨道。K层是能量最低的能级，或者原子的能量叫电子壳层，它离核最近。它只有一个s轨道，所有的原子都具有一定的能记为1s。下一个能量稍高一些的能级是L，有四个轨道：一个s轨道（记为2s轨道）和三个p量，也就是具有做功的能力。因轨道（每个都叫2p轨道）。四个L能级轨道紧密地填充了核周围的空间，像两个底座相对的棱为电子被带正电的核吸引，把它锥。们固定在一定的轨道上就需要做Orbital轨道OrbitalforenergylevelK...K层只有一个球形的功，就好像把一个葡萄拿在手里s轨道（ls）OrbitalforenergylevelL...L层包括一个球形的需要克服地球引力做功一样（把s轨道(2s)和三个哑铃形的p轨道Compositeofallporbitals三个p轨道的叠加葡萄拿在手中是不需要做功的，电子在某一特定的轨道运行，也不需要外界做功。但无论葡萄还是电子，在这种状态下都具有能量。改变原有状态，则需要做功。译者注）。葡萄因为它的位置而具有了一定的势能(potentialenergy），一种做功的能力；如果你松手，葡萄就会下落，它的势能就会减少。相反，如果你拿着葡萄登上楼顶，你就会增加葡萄的势能。2V与之相似，电子也具有由位置Energy EnergyEnergyEnergyEnergyEnergylevellevellevellevellevellevel决定的势能。要反抗核的吸引32123图2.5原子能级。当电子吸收能量的时候，它就会移到并把电子移到一个离核更远距离核较远的高能级上去。当电子释放能量的时候，的轨道上去，需要输入能量，它就会移动到距离核较近的低能级。Energyreleased释放能量，Energyabsorbed吸收能量从而使电子具有了更大的势Energylevel能级能。这就是叶绿素怎样在光合
图 2.4 电子轨道。K 层是能量最低的能级，或者 叫电子壳层，它离核最近。它只有一个 s 轨道， 记为 1s。下一个能量稍高一些的能级是 L，有四 个轨道：一个 s 轨道（记为 2s 轨道）和三个 p 轨道（每个都叫 2p 轨道）。四个 L 能级轨道紧密 地填充了核周围的空间，像两个底座相对的棱 锥。 Orbital 轨道 Orbital for energy level K:. K 层只有一个球形的 s 轨道（1s） Orbital for energy level L:. L 层包括一个球形的 s 轨道(2s)和三个哑铃形的 p 轨道 Composite of all p orbitals 三个 p 轨道的叠加 米以外。因此，在自然状态下两 个原子的核不可能接近到足以相 互作用的距离。正因如此，决定 原子化学状态的是核外电子而不 是质子或中子。同种元素所有的 同位素都具有相同的电子排布， 所以也就具有相同的化学性质。 原子的能量 所有的原子都具有一定的能 量，也就是具有做功的能力。因 为电子被带正电的核吸引，把它 们固定在一定的轨道上就需要做 功，就好像把一个葡萄拿在手里 需要克服地球引力做功一样（把 葡萄拿在手中是不需要做功的， 电子在某一特定的轨道运行，也 不需要外界做功。但无论葡萄还是电子，在这种状态下都具有能量。改变原有状 态 ， 则 需 要 做 功 。 译 者 注 ）。 葡 萄 因 为 它 的 位 置 而 具 有 了 一 定 的 势 能 （potentialenergy），一种做功 的能力；如果你松手，葡萄就 会下落，它的势能就会减少。 相反，如果你拿着葡萄登上楼 顶，你就会增加葡萄的势能。 与之相似，电子也具有由位置 决定的势能。要反抗核的吸引 并把电子移到一个离核更远 的轨道上去，需要输入能量， 从而使电子具有了更大的势 能。这就是叶绿素怎样在光合 图 2.5 原子能级。当电子吸收能量的时候，它就会移到 距离核较远的高能级上去。当电子释放能量的时候， 它就会移动到距离核较近的低能级。 Energy released 释放能量，Energy absorbed 吸收能量 Energy level 能级
作用中吸收光能的（第十章）一一光激发了叶绿素中的电子。把一个电子移到离核较近的地方会有相反的作用：能量通常会以热的形式被释放，而电子的势能降低（图2.5）。每个原子的能量都不是连续的，而是像台阶上的葡萄所具有的势能一样，由电子位置决定的原子势能只能具有某些特定的值。每个原子都呈现一系列的梯级势能的值，对应着一组与核具有特定距离的离散的轨道，而不是连续的谱。在某些化学反应当中，电子会在不同的原子之间转移。在这些反应里，失电子的过程叫做氧化(oxidation)，得电子的过程叫做还原(reduction）（图2.6）。值得注意的是，在这种转移过程当中，ReductionOxidation电子的势能并不改变。在生物图2.6氧化和还原。氧化是失电子；还原是得电子。体中，化学能由高能级的电子Oxidation氧化，Reduction还原储存，这些电子在氧化一还原反应中从一个原子转移到另一个原子。由于电子所具有的能量和它到核的距离有关，离核同样远的电子具有相同的能量，即使它们在不同的轨道上，即HeliumNitrogen这些电子处于相同的能级（energylevel)。在原子的示意图上（图2.7），核Nucleus用一个小圈表示，电子的能级则画成些同心圆，离核越远能级越高。注意不要把能级和电子轨道相混淆，能级画成圆圈来表示电子的能量，而电子轨道具有很多种三维结构，表示的是电子最可图2.7氨和氮的电子能级。金色的圆球代表了电子。每个同心圆代表着与核的不同能出现的位置。距离，也就表示了不同的能级。电子沿轨道绕核运动。每个电子轨道不Helium氨原子，Nitrogen氮原子Nucleus原子核，Energylevel能级能容纳两个以上的电子，但是不同的轨道可能离核等距并具有相同能级的电子
图 2.6 氧化和还原。氧化是失电子 。 ；还原是得电子。 Oxidation 氧化，Reduction 还原 图 2.7 氦和氮的电子能级。金色的圆球代 。 表了电子。每个同心圆代表着与核的不同 距离，也就表示了不同的能级。 Helium 氦原子，Nitrogen 氮原子 Nucleus 原子核，Energy level 能级 作用中吸收光能的（第十章）——光激发了叶绿素中的电子。把一个电子移到离 核较近的地方会有相反的作用：能量通常会以热的形式被释放，而电子的势能降 低（图 2.5）。 每个原子的能量都不是连续的，而是像台阶上的葡萄所具有的势能一样，由 电子位置决定的原子势能只能具有某些特定的值。每个原子都呈现一系列的梯级 势能的值，对应着一组与核具有特定距离的离散的轨道，而不是连续的谱。 在某些化学反应当中，电子会在不同的原子之间转移。在这些反应里，失电 子的过程叫做氧化(oxidation)， 得 电 子 的 过 程 叫 做 还 原 (reduction)（图 2.6）。值得注意 的是，在这种转移过程当中， 电子的势能并不改变。在生物 体中，化学能由高能级的电子 储存，这些电子在氧化—还原反应中从 一个原子转移到另一个原子。 由于电子所具有的能量和它到核的 距离有关，离核同样远的电子具有相同 的能量，即使它们在不同的轨道上，即 这 些 电 子 处 于 相 同 的 能 级 (energy level)。在原子的示意图上（图 2.7），核 用一个小圈表示，电子的能级则画成一 些同心圆，离核越远能级越高。注意不 要把能级和电子轨道相混淆，能级画成 圆圈来表示电子的能量，而电子轨道具 有很多种三维结构，表示的是电子最可 能出现的位置。 电子沿轨道绕核运动。每个电子轨道不 。每个电子轨道不 能容纳两个以上的电子，但是不同的轨 ，但是不同的轨 道可能离核等距并具有相同能级的电子
2.2组成生命的原子都在最小的原子之列原子种类自然界有92种元素，每一种都具有不同的质子数与核外电子排布方式。十九世纪俄国化学家季米特里·门捷列夫（DmitriMendeleev）在把已知的元素按原子质量排列在表格（图2.8）中时，发现了科学上一个最伟大的规律。门捷列夫发现表中元素的化学性质呈现出某种特殊的规律，每八种元素重复一次。这种周期性重复的模式赋予了表格一个名字：元素周期表。0He-516C710FBBe14NNe13SiMANAr36FeMKrCoBCSe5254BbSND3SShTeXeD(Lanthanideseries)CePrNdPmYb(Actinide series)ThPaMdNO图2.8元素周期表。在本表中，地壳中元素的含量用方格的高度来表示，生物体中的大量元素用蓝色表示。Lanthanideseries系，Actinideseries钢系元素周期表门捷列夫所发现的八种元素的周期是以不同元素外层电子之间的反应为基础的，这些电子叫做价电子(valenceelectrons），它们之间的相互作用是元素具有不同化学性质的基础。对于大多数对生命重要的元素，一般最外层能级所容纳的电子不超过8个：其化学性质反映了这8个位子当中被占用了儿个。最外层能级含有全部8个电子（氨是两个）的元素是惰性的(inert)，或者说不活泼的，包括氨（He）、氩（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe），还有氢（Rn）)。与之形成鲜明对比的是，最外层含有7个电子（就比8少一个）的元素，比如氟（F）、氯（CI）
2.2 组成生命的原子都在最小的原子之列 2.2 组成生命的原子都在最小的原子之列 原子种类 自然界有 92 种元素，每一种都具有不同的质子数与核外电子排布方式。十 九世纪俄国化学家季米特里·门捷列夫（Dmitri Mendeleev）在把已知的元素按 原子质量排列在表格（图 2.8）中时，发现了科学上一个最伟大的规律。门捷列 夫发现表中元素的化学性质呈现出某种特殊的规律，每八种元素重复一次。这种 周期性重复的模式赋予了表格一个名字：元素周期表。 元素周期表 门捷列夫所发现的八种元素的周期是以不同元素外层电子之间的反应为基 础的，这些电子叫做价电子(valence electrons)，它们之间的相互作用是元素具有 不同化学性质的基础。对于大多数对生命重要的元素，一般最外层能级所容纳的 电子不超过 8 个；其化学性质反映了这 8 个位子当中被占用了几个。最外层能级 含有全部 8 个电子（氦是两个）的元素是惰性的(inert)，或者说不活泼的，包括 氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe），还有氡（Rn）。与之形成鲜 明对比的是，最外层含有 7 个电子（就比 8 少一个）的元素，比如氟（F）、氯（Cl）， 图 2.8 元素周期表。在本表中，地壳中元素的含量用方格的高度来表示，生物体中的 大量元素用蓝色表示。 Lanthanide series 镧系，Actinide series 锕系