2012年10月10日 星期三

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

1 則留言:

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