9-4 元素的性質及週期性 - 學習加油站
content.edu.tw/senior/chemistry/tp_sc/content1/number3/1/9-4.htm
[DOC]
某基態正三價離子的電子組態，最高能量的軌域及所含電子數為3d5，則該原子的原子序為何者？ (A)28 (B)26 ... 下列電子組態轉變，何項為放熱過程？ (A)H原子之 ...
4-3 電子組態
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Re: [解題] 高二化學原子結構- 看板tutor - 批踢踢實業坊
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2009年10月27日 - 4 篇文章 - 3 位作者
題目： 2+ 6 4 2 : Fe : [Ar]3d ----> [Ar]3d 4s : 二價鐵離子的電子組態由左變為右,請問此過程為放熱還是吸熱? : 5.想法：解答是吸熱: 因為離子的電子組 ...
[PPT]
(一) 單電子原子及類氫離子（如H、He+、Li2+…等）. 僅有一個 ... 核心層的電子常是填滿的狀態，在電子組態中，. 可用等電子 .... 下列電子組態的轉變，何項為放熱過程？
離子的電子組態
podcast.phnvs.cy.edu.tw/.../d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e.ppt?...
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回節目錄. 1-4. 電子組態. 重點 2. 電子組態的表示法. 重點 3. 離子的電子組態. 重點 1
1-4 電子組態
163.23.148.7/sweb/pub/downfiles.php?rec_id=317&rel_nm=2...
陰離子(Anions) - 高瞻自然科學教學資源平台 - 國立臺灣大學
highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=24567
[DOC]
有關游離能和電子親和力，下列何項變化是放熱過程？ ... 下列原子和離子半徑之大小順序，何者正確？ ... 下列關於鈍氣元素（ⅧA族）的各項敘述，正確的是(A)在同列元素中游離能最大(B)最外層電子組態均是s2p6 (C)在同列元素中電子親和力最大(D)
簡明化學第二章解答
researcher.most.gov.tw/public/cbke/Data/610116191171.DOC
試題及解答
x335.tysh.tyc.edu.tw/nature/chem/test2/8-1.htm
[DOC]
某離子X3＋，其電子組態為1s22s22p63s23p63d3，則X元素(A)在週期表上第三週期(B) ... (A)化學鍵的形成，不一定是放熱過程(B)NaCl(l)與HCl(l)均能夠導電(C)
92高二期末考.doc
www.dali.tc.edu.tw/exam/92/92n/upload/92高二期末考.doc
[DOC]
(ii) 放熱，由於生成物的位能較反應物的為低 (2/0) .... (b) 過渡金屬離子的外層電子組
93_1.doc
www.keihau.edu.hk/staff/wht/notes%5CAL90-97%5C93_1.doc
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| 一、游離能 | 二、電子親和力 |
| 三、電負度 | 四、元素的週期性 |
| 五、ⅠA、ⅡA及ⅧA族之比較 |
1. 定義：從氣態原子移出一個束縛最鬆的電子所需的能量，稱為該原子的游離能(ionization energy，常簡稱為IE或I)
M(g)→M(g)++e- △H=I1
Þ游離能即為移出氣態原子最高能階軌域之一個電子從n=1至n=∞所需的能量Þ游離能必為吸熱反應
M(g)→M(g)++e- △H=I1
Þ游離能即為移出氣態原子最高能階軌域之一個電子從n=1至n=∞所需的能量Þ游離能必為吸熱反應
例如：將氣態氫原子的一個電子從n=1至n=∞能階所需的能量為
J/個e
kJ/mole
kcal/mole
eV/個
J/個e kJ/mole kcal/mole eV/個
2. 從氣態的原子移出束縛最鬆的第一個電子所需的能量稱為第一游離能(first ionization energy，以I1表示，若無特別聲明，一般所說的"游離能"均指"第一游離能"而言) 依次移去第二個、第三個、......、第n個電子所吸收的能量稱為第二游離能(I2)、第三游離能(I3)、......、第n游離能，即
M+(g)→M(g)2++e- △H=I2
M2+(g)→M3+(g)+e- △H=I3
M3+(g)→M4+(g)+e- △H=I4，..........
其大小為I1<I2<I3<..........
M+(g)→M(g)2++e- △H=I2
M2+(g)→M3+(g)+e- △H=I3
M3+(g)→M4+(g)+e- △H=I4，..........
其大小為I1<I2<I3<..........
3. 游離能的測定法
(1) 
方法：
在陰極射線管中裝入少量氣態元素，在兩極逐漸升高電壓可測得電流流通的強度；若再提高電壓，所測得的電流強度將維持不變；若電壓持續增加至某一定值時，電離強度有急速增加之現象，此一定值稱為游離電位，其所相當之能量稱為游離能
方法：在陰極射線管中裝入少量氣態元素，在兩極逐漸升高電壓可測得電流流通的強度；若再提高電壓，所測得的電流強度將維持不變；若電壓持續增加至某一定值時，電離強度有急速增加之現象，此一定值稱為游離電位，其所相當之能量稱為游離能
(2) 原理
氣態元素中性的電子受到某一定值的能量(由電壓控制)的撞擊，而使最外層的電子離開原子而飛到陽極，而增加兩極間電子數，因而可測得電流強度的增加
氣態元素中性的電子受到某一定值的能量(由電壓控制)的撞擊，而使最外層的電子離開原子而飛到陽極，而增加兩極間電子數，因而可測得電流強度的增加
4. 游離能與價電子
價電子：游離能突然升高前的電子數為價電子數
‚被原子核束縛最鬆的電子
一元素的價電子數為其連續游離能突然升高特別多之前所移去之電子數故觀察I1、I2、I3、......便知此等數值增加之趨勢在價電子極為緩和而至內層電子而突然大增Þ連續兩游離能相差很大時，表示價電子已移完
元素
|
電子組態
|
E1
|
E2
|
E3
|
E4
|
價電子
|
Na
|
1s22s22p63s1
|
118
|
1091
|
1653
|
1
| |
Mg
|
1s22s22p63s2
|
175
|
345
|
1838
|
2526
|
2
|
Al
|
1s22s22p63s23p1
|
138
|
431
|
656
|
2767
|
3
|
5. 影響游離能的因素
(1) 核電荷：核電荷(質子數)愈大，則電子受核的束縛力愈大，故游離能愈高
電子數相同時：如Al3+>Mg2+>Na+
‚一般而言，同一列元素，其IE隨原子序增加降低
(2) 軌域主量子數n 愈大，電子距離核較遠，故游離能愈小
同族元素游離能隨原子序增加而降低
游離能：Li>Na>K>Rb>Cs
同族元素游離能隨原子序增加而降低
游離能：Li>Na>K>Rb>Cs
(3) 主量子數n 相等，因能階高低為ns<np<nd<nf，故移去s、p、d、f電子所需游離能大小順序為s>p>d>f
例如：Mg(3s)>Al(3p)
例如：Mg(3s)>Al(3p)
(4) 內層電子之遮蔽效應(shielding effect)
內層電子數增加，電子間的相斥力減弱原子核對外層電子的吸引力，使游離能降低
同族元素游離能隨原子序增加而降低
內層電子數增加，電子間的相斥力減弱原子核對外層電子的吸引力，使游離能降低
同族元素游離能隨原子序增加而降低
(5) 若價軌域已全滿(如s2、p6、d10、f14)或半滿(如p3、d5、f7)，因電子雲對稱，故游離能較大
p orbital 全滿(鈍氣組態)，IE同列最大
‚p orbital 半滿(s，d全滿)，IE較鄰者高
例如：8O 
7N
7N
<說明>7N的質子數比8O少1，但因N的2p軌域為半滿，而O的2p軌域非半填滿，故N的游離能大於O但是，7N的質子數比9F少2，故N的原子核吸引電子力量較F少，因而N的游離能小於F
∴游離能 O<N<F
∴游離能 O<N<F
(6) 靜電荷
正電荷愈大，游離能愈高
等電子粒子以原子序大者，游離能高Al3+>Mg2+>Na+
等電子粒子以原子序大者，游離能高Al3+>Mg2+>Na+
‚相同元素時
M3+>M2+>M+>M>M->M2-
M3+>M2+>M+>M>M->M2-
ƒ陰離子之游離能需考慮電子親和力
任何陰離子之游離能均比任何中性原子游離能低
任何陰離子之游離能均比任何中性原子游離能低
6. 游離能在週期表之規律性
(1) A族元素
同行：游離能隨原子序增加而減小
<原因>隨原子序增加，外層電子距原子核較遠，受核之吸引力小，故游離能減小
Li>Na>K>Rb>Cs
Li>Na>K>Rb>Cs
‚同列：隨原子序增加(即核電荷增大)而呈鋸齒形增加
IE1：Li<B<Be<C<O<N<F<Ne
IE1：Li<B<Be<C<O<N<F<Ne
<理由1>B 1s22s22p1
Be 1s22s2
∵能階 2p>2s(比n+l值) ∴游離能：Be>B
Be 1s22s2
∵能階 2p>2s(比n+l值) ∴游離能：Be>B
<理由2>O 1s22s22p4
N 1s22s22p3 (p半滿，較穩定)
∴游離能：N>O
N 1s22s22p3 (p半滿，較穩定)
∴游離能：N>O
IE2：Be+<C+<B+<N+<F+<O+<Ne+<Li+
<理由1>C+ 1s22s22p1
B+ 1s22s2
∵能階 2p>2s ∴游離能：C+<B+
B+ 1s22s2
∵能階 2p>2s ∴游離能：C+<B+
<理由2>F+<O+
理由同前理由2
理由同前理由2
IE3：B2+<N2+<C2+<O2+<F2+<Ne2+<Li2+<Be2+
<結論>同週期(同列)元素游離能：1<3<2<4<6<5<7<8
(2) B族元素：游離能大小相差不大
同列過渡元素之游離能相差不大Þ(n-1)d 內層電子遮蔽效應
‚同列過渡元素IE1均大於同列ⅠA、ⅡA金屬Þ核電荷較大
(3) 同列A族元素之第n游離能以第n行最小，第(n-1)行元素最大
第二週期：IE1：最大 Ne (1-1=0 ⅦA)
最小 Li
IE2：最大 Li
最小 Be
最小 Li
IE2：最大 Li
最小 Be
(4) ⅡA(鹼土金族)元素
，這是因為ⅡA族元素的價電子組態為ns2，即第一游離能(I1)及第二游離能(I2)所移去的電子均為ns軌域的電子
M(g)+IE1→M+(g)+e-
M+(g)+IE2→M2+(g)+e-
依庫侖靜電力
∵M2+電量為M+之兩倍 ∴I2/I1≒2
同理，ⅢA族元素價電子組態為 ns2np1，I1及I2所移去的電子為不同種軌域的電子，故無上述之規律性，但因I2及I3所移去的電子均為ns軌域的電子，又由M+(g)+IE2→M2+(g)+e-、M2+(g)+IE3→M3+(g)+e-，M3+帶電量為M2+ 的3/2倍，再依庫侖靜電力知I3是I2的3/2倍，即ⅢA族(鋁族)元素之
，這是因為ⅡA族元素的價電子組態為ns2，即第一游離能(I1)及第二游離能(I2)所移去的電子均為ns軌域的電子M(g)+IE1→M+(g)+e-
M+(g)+IE2→M2+(g)+e-
依庫侖靜電力
∵M2+電量為M+之兩倍 ∴I2/I1≒2
同理，ⅢA族元素價電子組態為 ns2np1，I1及I2所移去的電子為不同種軌域的電子，故無上述之規律性，但因I2及I3所移去的電子均為ns軌域的電子，又由M+(g)+IE2→M2+(g)+e-、M2+(g)+IE3→M3+(g)+e-，M3+帶電量為M2+ 的3/2倍，再依庫侖靜電力知I3是I2的3/2倍，即ⅢA族(鋁族)元素之
7. 游離能最大者為He，所有存在於自然界的元素中，游離能最小者為Cs。而氫的I1大於任何金屬的I1
1. 定義：一中係性氣態原子吸引一電子成帶負電的離子時之能量變化稱為電子親和力。X(g)+e-→X-(g) △H=電子親和力
2. 特性：
(1) 一般而言，電子親和力為放熱反應，即△H<0
但ⅡA(ns2)、ⅤⅢA(ns2np6)及ⅤA(ns2np3)的N，因為電子組態安定
∴△H>0
<參閱課本p.18，表9-6>
但ⅡA(ns2)、ⅤⅢA(ns2np6)及ⅤA(ns2np3)的N，因為電子組態安定
∴△H>0
<參閱課本p.18，表9-6>
(2) 電子親和力愈大，△H"負值"愈大，即放熱愈多
(3) 電子親和力的絕對值永遠小於游離能
(4) 第二(或更高級)之電子親和力均為吸熱反應
如O-(g)+e-→O2-(g) △H=+845 kJ/mole<同性電荷相斥>Þ即所有的陰離子之電子親和力△H 皆為正值；
但所有的陽離子加入一個電子皆為放出能量△H<0
如O-(g)+e-→O2-(g) △H=+845 kJ/mole<同性電荷相斥>Þ即所有的陰離子之電子親和力△H 皆為正值；
但所有的陽離子加入一個電子皆為放出能量△H<0
<說明>O+(g)+e-→O(g) △H=-1314 kJ/mole
此即為游離能之逆反應故為放熱反應△H<0
此即為游離能之逆反應故為放熱反應△H<0
3. 影響電子親和力之因素
(1) 核電荷：核電荷愈大，吸引電子力量愈大，放熱愈多
(2) 原子大小：原子半徑愈大(n值大)，外層電子距核愈遠，電子親和力放熱較小
(3) 電子組態：
ⅡA、ⅤⅢA族之價電子組態依次為ns2、ns2np6，電子成對，故電子不易再增加至空軌域∴△H>0
‚ⅤA的N元素之價電子組態為2s22p3，由於電子雲對稱的安定性使其電子親和力為吸熱
但是N 以外之ⅤA族元素由於核電荷增大，且外層有nd軌域(如P 原子有3d軌域，但N 原子無2d軌域)，故電子親和力均為放熱
但是N 以外之ⅤA族元素由於核電荷增大，且外層有nd軌域(如P 原子有3d軌域，但N 原子無2d軌域)，故電子親和力均為放熱
4. 電子親和力在週期表中之傾向
(1) A族同列元素隨原子序增加，核電荷增大，電子親和力放熱愈多
∴ⅦA族放熱最多
∴ⅦA族放熱最多
(2) A族同行元素電子親和力大致隨原子序增加而放熱愈少
∵同行原子序愈大，n值愈大，電子離核愈遠，受原子核束縛力較小，故放熱愈少
∵同行原子序愈大，n值愈大，電子離核愈遠，受原子核束縛力較小，故放熱愈少
例外：Cl>F>Br>I
<原因>F原子半徑 < Cl原子半徑，電子間之斥力大 ∴電子親和力F<C
5. 陰離子之游離能必須考慮其電子親和力
例如：游離能 Cl->F->Br->I- <常考，必記！>
例如：游離能 Cl->F->Br->I- <常考，必記！>
6. 一般非金屬元素之電子親和力均比金屬元素大；所有元素中以Cl 的電子親和力最大，F 則次之
7. 陰離子移去一個電子所需之能量小於由原子或陽離子移去一個電子所需之能量，即電子親和力的絕對值永遠小於游離能
8. 任何陰離子之游離能均比任何中性原子小
游離能F>Cl- ‚Na+>Ne>Na>F- ƒF+>F>F-
游離能F>Cl- ‚Na+>Ne>Na>F- ƒF+>F>F-
1. 意義：一分子內，組成原子對共用電子吸引力大小程度稱為電負度
1932庖立依化學鍵強度導出電負度標ÞF 的電負度最大，定為4，其他元素原子電負度為與F之比較值
<惰性氣體無電負度>
1932庖立依化學鍵強度導出電負度標ÞF 的電負度最大，定為4，其他元素原子電負度為與F之比較值
<惰性氣體無電負度>
2. 電負度愈大，原子對共用電子吸引力愈大
3. 電負度在週期表中之規律性
<比較>電負度：F>Cl>Br>I
電子親和力：Cl>F>Br>I
電子親和力：Cl>F>Br>I
1. 原子半徑與離子半徑
(1) 原子半徑
A族元素
同族元素，原子序愈大，n 愈大 ∴原子半徑增大
‚同週期(同列)元素，其原子半徑隨原子序的增大而減少
∵原子序愈大，核電荷愈大，對核外電子吸引力愈大，故半徑減小
∵原子序愈大，核電荷愈大，對核外電子吸引力愈大，故半徑減小
B族元素：半徑相差不多
原子序愈大，對核外電子吸引力愈大Þ半徑減小
原子序愈大，核外電子數愈多，電子間斥力愈大Þ半徑增大
∴B 族元素在此二效應作用之下，故半徑相差不大
(2) 離子半徑
同一元素的陽離子半徑<原子半徑<陰離子半徑
如：Cl+<Cl<Cl-
如：Cl+<Cl<Cl-
‚同一元素之離子，其電子數愈多，半徑愈大(∵電子間斥力)
如：Fe2+>Fe3+、Cr2+>Cr3+
如：Fe2+>Fe3+、Cr2+>Cr3+
ƒ週期表同行元素的離子(電荷數相等)，其原子序愈大者，離子半徑愈大
如：Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+
如：Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+
„電子數相等的離子或原子，其核電荷(原子序=質子數)愈大者，半徑愈小
如：Ca2+<K+<Ar<Cl-<S2-
如：Ca2+<K+<Ar<Cl-<S2-
2. 原子容積(atomic volume，簡稱"原子容")
(1) 意義：1mole固態或液態原子所佔有的體積
原子量
原子容 = ¾¾¾¾¾
密度
原子量
原子容 = ¾¾¾¾¾
密度
(2) 規律性
同列元素原子容隨原子序之增加而先減後增，ⅢA 族最小
第三列元素之原子容(課本p.22，表9-9)
Na
|
Mg
|
Al
|
Si
|
P
|
S
|
Cl
|
Ar
| |
mL/mole
|
23.7
|
14.0
|
9.99
|
12.1
|
16.9
|
15.6
|
18.7
|
24.2
|
‚週期表中同行元素之原子容隨原子序增大而增大，但鈍氣例外
鈍氣原子容：Ne<Ar<He<Kr<Xe<Rn
鈍氣原子容：Ne<Ar<He<Kr<Xe<Rn
3. 金屬性及非金屬性
(1) 唯一液態的金屬：Hg；唯一液態的非金屬：Br
(2) 類金屬(半導體)：B、Si、Ge、As、Sb、Te
(3) 兩性元素：Be、Al、Zn、Cr、Pb、GaÞ其氧化物或氫氧化物均可與強酸、強鹼作用
4. 週期表中A族元素之縱橫關係
參閱課本p.20，表9-8
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