週期趨向顯示出的元素性質（二） Periodic Trends in Atomic PropertiesⅡ

化學原理啟迪336

Debussy : Prélude à "L'après-midi d'un faune"

1.     【例題】磷的第一游離能是1060kJ/mol，硫的第一游離能是1005kJ/mol。為什麼？

【解題】

磷與硫是第三週期裡二個相鄰的元素，硫比磷多1顆質子（原子核）和1顆電子，他們的電子組態：磷是3s²3p³，硫是3s²3p⁴。

一般來說，同一週期的元素，隨著質子增加，游離能也會跟著增加，但是我們必須再注意原子的電子組態，才能作判斷。磷的三個不同的3p軌域各填入1顆電子，可是硫比磷多1顆電子，硫多的那1顆電子必須填入已經有1顆電子的p軌域。

同一個p軌域填滿2顆電子產生電子－電子的斥力，造成移除硫第1顆電子比想像中的容易；使得移除硫第1顆電子所需的第一游離能，比移除磷的第1顆電子所需的第一游離能低。

2.     【例題】依據以下元素的電子組態：

1s²2s²2p⁶

1s²2s²2p⁶3s¹

1s²2s²2p⁶3s²

判斷哪一個元素的第一游離能最大？哪一個元素的第二游離能最小？為什麼？

3.     元素的電子組態是1s²2s²2p⁶的第一游離能最大（這是氖原子），因為這個元素在第二週期的最右邊的位置，這個位置的元素是第二週期中質子最多的元素，然而在p軌域增加的電子卻不會彼此遮蔽原子核的引力，因此這顆元素的每顆電子承受強大的原子核引力，要拔除這個元素的第1顆電子所需的能量「第一游離能」最大。

（第二能階的p軌域填滿6顆電子以後，進入到極度平穩的狀態，稱為鈍氣電子組態，要破壞這個平穩狀態，需要耗費的力氣比較大，也就是第一游離能會很強）

4.     此外，電子組態是1s²2s²2p⁶的元素，它要拔除的電子位於主量子數2，與另外二種電子組態的元素要拔除的電子在主量子數3相比，顯然比較靠近原子核，原子核穿透核電子的控制電子的力量較強，因此第一游離能較強。

5.     電子組態是1s²2s²2p⁶3s²的元素「鎂」的第二游離能較弱，因為鎂要拔除的第一顆電子與第二顆電子都是價電子，不是核電子，所以移除的能量都不強。

此外，移除鎂的第二顆電子以後，剩下的電子呈現的電子組態剛好與鈍氣氖一樣，這是一個相對穩定的電子組態，符合原子追求最穩定狀態的原則，因此移除鎂的第二顆電子困難度不會太高。

當元素（鈉）的電子組態是1s²2s²2p⁶3s¹，要移除的第二顆電子是2p軌域的核電子，受到原子核的引力較強，因此移除所需花費的游離能較強，所以鈉的第二游離能較鎂強。（電子在主量子數2承受的原子核引力大於位於主量子數3）

n  翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》