原子失去电子的难易程度可用电离能(ionization energy)来衡量,结合电子的难易程度,可用电子亲和能进行定性比较。电离能和电子亲和能只表征孤立气态原子或离子得失电子的能力。
基态气态原子或离子失去电子的过程称为电离,完成这一过程所需要的能量称为电离能,常用符号I表示,单位为kJ·mol-1。电离所需能量的多少反映了原子或离子失去电子的难易程度。
一个基态的气态原子失去一个电子形成+1价气态阳离子所需的能量称为第一电离能(I1),由+1价气态阳离子再失去一个电子形成+2价气态阳离子所需的能量称为该元素原子的第二电离能(I2),依此类推,且I1<I2<I3<…。例如:
Li(g)-e-→Li+(g) I1=520.2 kJ·mol-1
Li+(g)-e-→Li2+(g) I2=7 298.1 kJ·mol-1
Li2+(g)-e-→Li3+(g) I3=11 815 kJ·mol-1
通常所说的电离能是指第一电离能。移去电子永远需要额外提供能量,因此,电离能永远是正值。电离能用来衡量一个原子或离子丢失电子的难易程度,具有明显的周期性。元素的电离能越小,原子越容易失去电子,元素的金属性就越强;反之,元素的电离能越大,原子越难失去电子,元素的金属性就越弱。图2-27列出了元素的第一电离能数据。
(www.xing528.com)
图2-27 第一电离能数据图
从以上数据可以看出:
①碱金属具有较小的第一电离能,容易失去1个电子;碱土金属较易失去2个电子;
②稀有气体的第一电离能总是处于极大值,而碱金属处于极小值;
③除过渡金属外,同一周期元素的第一电离能基本上随着原子序数的增加而增加,而同一族元素随着原子序数的增加而减小。因此,周期表中左下角的碱金属的第一电离能最小,最容易失去电子变成正离子,金属性最强。周期表右上角的稀有气体元素第一电离能最大,最不容易丢失电子。
对于第二电离能而言,碱金属具有极大值,而碱土金属具有最小的第二电离能。同理,碱土金属元素具有最大的第三电离能。
同一周期从左到右,主族元素原子核作用在最外层电子上的有效核电荷逐渐增大,原子半径逐渐减小,原子核对最外层电子的吸引力逐渐增强,元素的电离能呈增大趋势;副族元素由于增加的电子排布在次外层的轨道上,有效核电荷增加不多,原子半径减小缓慢,电离能增加不显著,且没有规律。
同一族自上而下,主族元素原子核作用在最外层电子上的有效核电荷增加不多,而原子半径明显增大,致使原子核对外层电子的吸引力减弱,因此元素的电离能减小。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。