第一章 原子構造 1-5 原子性質的趨勢

1-5 原子性質的趨勢 原子的性質與原子序呈現週期性變化，以下將討論下列性質的趨勢： 1-5.1 原子半徑 1-5.2 離子半徑 對應課本P.34 1-5 原子性質的趨勢 原子的性質與原子序呈現週期性變化，以下將討論下列性質的趨勢： 1-5.1 原子半徑 1-5.2 離子半徑 1-5.3 游離能 1-5.4 電負度

對應課本P.34 1-5.1 原子半徑 電子占據原子的大部分體積，所以原子半徑與價電子的軌域大小有關。 核電荷減少 主量子數愈大

對應課本P.35 1-5.2 離子半徑 原子失去電子形成陽離子 電子數減少 原子核對電子淨吸引力增加 半徑減小

對應課本P.35 1-5.2 離子半徑 原子接受電子形成陰離子 電子數增加 電子對排斥力增加 半徑變大

對應課本P.35 主族元素原子與離子半徑 同族元素，原子序愈大 價殼層愈大 離子半徑愈大

對應課本P.36 等電子離子 電荷數愈大的原子核，對相同數目的電子吸引力愈大，半徑愈小。

對應課本P.36 原子半徑結論 漸增 1.同一族元素： 。 因為主量子數增大，價殼層的數目遞增，外層電子與原子核間的距離變大；就如同洋蔥般，層數愈多，其半徑愈大。 漸減 2.同一週期主族元素： 。 因為核電荷增加的引力效應，大於電子增加時所產生的斥力效應。 8

離子半徑結論 陰離子 > 中性 > 陽離子 3.相同元素半徑： 。 例：Na (191皮米) > Na＋ (102皮米) 對應課本P.36 離子半徑結論 陰離子 > 中性 > 陽離子 3.相同元素半徑： 。 例：Na (191皮米) > Na＋ (102皮米) 例：Cl－ (181皮米) > Cl (99皮米) 陰離子 陽離子。 ＞ 4.等電子數離子的半徑： 9

對應課本P.36 例題1-10 試比較下列各組氣體離子之離子半徑的大小： (1) Na+、F–　(2) Na+、K+　(3) Mg2+、Na+　 (4) S2–、Cl–。 答：(1)Na＋＜F－ (2)Na＋＜K＋ (3)Mg2＋＜Na＋ 　　 (4)S2－＞Cl－。 解： (1)對等電子離子而言，核電荷（原子序） 愈大，半徑愈小 (2)等電子數，半徑：Na+＜F- (3)同族元素原子序愈大，半徑愈大，半徑：Na+＜K+ (4)等電子數，半徑：Mg2+＜Na+ (5)等電子數，半徑：S2-＜Cl-

練習1-10 有關各氣體粒子之半徑大小比較，下列何者錯誤？(A) O+ > O– (B) C > N (C) S > Se 對應課本P.36 練習1-10 有關各氣體粒子之半徑大小比較，下列何者錯誤？(A) O+ > O–　(B) C > N (C) S > Se (D) Na > B　 (E) Na+ > Mg2+。 答：(A)(C) 解： (A) 相同原子核，電子數愈多．電子斥力愈大，半徑愈大。故O＋<O－ (B) 同週期元素，原子序愈大，半徑愈小。故C > N (C) 同族元素原子序愈大，半徑愈大，S < Se (D) Na > Li 又Li > B，故Na > B (E) 等電子離子，核電荷(原子序)愈大，半徑愈小， Na＋(+11)>Mg2＋(+12)

對應課本P.37 1-5.3 游離能 基態的氣態原子，移除一個電子所需最少的能量，稱為游離能。

對應課本P.38 游離能 第三游離能特別大 具鈍氣組態 13

游離能趨勢 (1) 同一族： 原子序愈大，主量子數愈大，電子距離原子核愈遠，游離能愈小。 對應課本P.38 游離能趨勢 (1) 同一族： 原子序愈大，主量子數愈大，電子距離原子核愈遠，游離能愈小。 例：Li > Na > K > Rb > Cs (2) 同一週期： 原子序增加，原子核的正電荷增加，對價殼層電子吸引力遞增，呈鋸齒性增加。 例：Li < B < Be < C < O < N < F < Ne 2s軌域全滿 特別安定 2p軌域半滿 也很安定

對應課本P.39 第一~三週期元素游離能

對應課本P.39 主族元素第一游離能

對應課本P.40 例題1-11 中性原子在基態狀態下，移除一個電子所需要最小的能量，稱為游離能（IE）。某元素M 的 IE3 – IE2 >> IE2 – IE1，則下列敘述，何者正確？ (A)此元素的IE1 < IE2 < IE3 < IE4 (B)元素 M 有 3 個價電子 (C)其氧化物化學式可能為M2O3 (D)元素 M 所屬 A 族數為 VIA 族 (E)元素 M 可能為金屬元素。 答：(A)(E)

例題1-11詳解 連續游離能： 第一游離能＜第二游離能＜第三游離能＜第四游離能。 對應課本P.40 例題1-11詳解 連續游離能： 第一游離能＜第二游離能＜第三游離能＜第四游離能。 因 IE3 >> IE2 故元素 M 應為第 2 族，其價電子數為 2，氧化物化學式為 MO。故選 (A)(E)。

練習 1-11 有三個元素 Na、Mg、Al，其各級游離能高低比較關係，何者正確？ (A)第一游離能：Na < Mg < Al 對應課本P.40 練習 1-11 有三個元素 Na、Mg、Al，其各級游離能高低比較關係，何者正確？ (A)第一游離能：Na < Mg < Al (B)第二游離能：Mg < Al < Na (C)第三游離能：Al < Na < Mg (D)游離能：Al3+ < Mg2+ < Na+ (E) Na：第三游離能 < 第二游離能 < 第一游離能 答：(B)(C)

練習 1-11 詳解 (A)第一游離能：Na＜Al＜Mg (D)三個離子皆為鈍氣電子組態，核電荷愈大，游離能愈大，因此 對應課本P.40 練習 1-11 詳解 (A)第一游離能：Na＜Al＜Mg (D)三個離子皆為鈍氣電子組態，核電荷愈大，游離能愈大，因此 Al3＋＞Mg2＋＞Na＋ (E)相同元素時，第一游離能＜第二游離能＜第三游離能

延伸閱讀－電子親和力 氣態中性原子接受一個外來電子，成為 –1 價陰離子（X–）所釋放的能量，稱為電子親和力。 電子親和力愈大 對應課本P.40 延伸閱讀－電子親和力 氣態中性原子接受一個外來電子，成為 –1 價陰離子（X–）所釋放的能量，稱為電子親和力。 電子親和力愈大 原子愈易接受電子

對應課本P.40 延伸閱讀－電子親和力 特性： (1)電子親和力等於反應熱（ΔH）的負值，大部分元素的原子接受電子放出能量，形成穩定的陰離子，故電子親和力為正值。電子親和力值愈大，表示原子愈容易接受（親和）電子。 (2)非金屬元素一般具有較高的電子親和力，金屬元素的電子親和力則較小。 (3)電子親和力最大（即放熱最多）者為 第17（7A）族元素。

對應課本P.40 延伸閱讀－電子親和力 特性： (4)大多數原子的電子親和力為正值，但第2（2A）族中的Be與Mg原子、N原子及第18（8A）族為負值。 例如：Be（2s2，s 軌域全填滿）、N（2s22p3，p 軌域半填滿）及Ne（2s22p6，p 軌域全填滿）等原子之電子組態穩定，不易接受電子，故電子親和力為負值。 (5)電子親和力之絕對值較游離能小。

對應課本P.40 主族元素電子親和力

1-5.4 電負度 鮑林提出電負度的概念，用以表示原子吸引共用電子對的能力。 電負度愈大，代表吸引鍵結電子對的能力愈大。 電負度差異愈大 對應課本P.41 1-5.4 電負度 鮑林提出電負度的概念，用以表示原子吸引共用電子對的能力。 電負度愈大，代表吸引鍵結電子對的能力愈大。 電負度差異愈大 電子轉移度愈高 離子性愈強

週期表中電負度的規律 小 目前較普遍使用的電負度由鮑林所提出，是利用該原子在分子中的鍵能大小計算而得。元素最大的是 對應課本P.41 週期表中電負度的規律 目前較普遍使用的電負度由鮑林所提出，是利用該原子在分子中的鍵能大小計算而得。元素最大的是 F (4.0)，最小的是銫 (0.7) 中H 2.1 He Li 1.0 Be 1.5 B 2.0 C 2.5 N 3.0 O 3.5 F 4.0 Ne Na 0.9 Mg 1.2 Al Si P S Cl Ar 小