原子的化学性质
任何固体、液体、气体和等离子体都是由中性原子或电离原子组成的。的原子的化学性质是由质子的数量决定的,实际上是由电子的数量和排列决定的。这些电子的构型遵循量子力学的原理。每种元素的电子壳层,特别是最外层价壳层中的电子数,是决定其化学键成键行为的主要因素。在元素周期表中ob欧宝体育官方网站,元素是按原子序数Z增加的顺序排列的。
原子核中质子的总数称为质子数原子序数(或质子数),给出了原子的符号Z.电中性原子中的电子数与原子核中的质子数相同。因此,原子核的总电荷是+泽,其中e(基本电荷)等于1602 x 10-19年库仑.每个电子都受到原子中正电荷和其他(Z - 1)负电荷产生的电场的影响。
这是泡利不相容原理这就要求原子中的电子占据不同的能级,而不是所有的电子都凝结在基态中。多电子原子基态中电子的排列顺序,从最低能量态(基态)开始,从那里开始逐步向上移动,直到原子的每个电子都被分配到一组独特的量子数。这一事实对元素周期表的建立有着重要的意义。ob欧宝体育官方网站
电子亲和能
在化学和原子物理中电子亲和能原子或分子的定义为:
中性原子或分子(气态)在向原子中添加电子形成负离子时的能量变化(kJ/mol).
X + e- - - - - -→X- - - - - -亲和性= -∆H
换句话说,它可以表示为中性原子获得电子的可能性。注意,电离能衡量中性原子抵抗电子损失的倾向。的电子亲和力比电离能更难测量。
例如,气相中的氟原子在获得电子形成氟离子时释放能量。
F + e- - - - - -→F- - - - - --∆H =亲和度= 328 kJ/mol
使用的电子亲和力正确地掌握符号是很重要的。当一个电子加到中性原子上时,能量就会释放出来。这种亲和力被称为第一个电子亲和能这些能量是负的。按照惯例,负号表示能量的释放。然而,向负离子添加一个电子需要更多的能量,这超过了从电子附着过程中释放的能量。这种亲和力被称为第二个电子亲和能这些能量是正的。
非金属的亲和性vs.金属的亲和性
- 金属金属喜欢失去价电子形成阳离子,以获得完全稳定的外壳。金属的电子亲和度比非金属的低。水银吸引额外电子的能力最弱。
- 非金属矿物:一般来说,非金属比金属有更多的正电子亲和度。非金属喜欢获得电子形成阴离子,以获得完全稳定的电子壳层。氯最能吸引额外的电子。稀有气体的电子亲和度还没有得到确切的测量,因此它们可能有或没有轻微的负值。
电离能
电离能,也叫电离势,是必要的能量移去一个电子从中性原子。
X +能量→X++ e−
X是任何能够被电离的原子或分子,X+是去掉一个电子的原子或分子(正离子)和e吗−是被移走的电子。
例如,一个氮原子需要以下电离能才能移走最外层的电子。
N + ie→N++ e−IE = 14.5 eV
与第一个电子的去除有关的电离能是最常用的。的n电离能是指从带(电荷的物质中除去一个电子所需要的能量。n1)。
第一电离能
→X++ e−
第二电离能
X+→X2 ++ e−
第三电离能
X2 +→X3 ++ e−
不同元素的电离能
每去除一个连续的电子都有一个电离能。环绕原子核的电子在相当明确的轨道上运动。其中一些电子在原子中的结合比其他电子更紧密。例如,除去铅原子最外层的电子只需要7.38 eV,而除去最内层的电子则需要88,000 eV。有助于理解元素的反应性(特别是失去电子的金属)。
一般来说,电离能在一个基团上向上移动,在一个周期内从左向右移动。此外:
- 电离能对于在封闭的壳层外有一个电子的碱金属来说是最低的。
- 电离能具有闭合壳层的惰性气体的周期最大值在一行上增加
例如,钠只需要496 kJ/mol或5.14 eV/原子电离。另一方面,元素周期表中紧靠它前面的惰性气体氖,需要2081 kJ/mol或21.56 eV/原子。ob欧宝体育官方网站
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