要把各元素的原子脫去第一個電子所需要的能量,叫做第一電離勢。圖28-3示元素按原子序遞增大序的第一電離勢。顯然所有惰性氣體無來都占峰瓜,因為它們的原子都局滿層的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。另一方面堿金屬元素都處在谷底,因為新增殼局的s電子具有比較大的軌道半徑,離核較遠,同時核電荷對前面一個惰性氣體來說僅增加了一個單位。
在每周期內(nèi), 元素的電離勢從谷底到峰鞏的過程,不是完至平坦,而是有小的起伏的,也就是說,電離勢的變遷不完全是有規(guī)期的。這些不規(guī)則,有的是因為原子內(nèi)一個亞層的電子境滿后,發(fā)展到次一亞層的第一個電子的電璃勢總比較小些,例如,ns²以后的np¹電子的電高勢要比前后元素的電離勢都小些。B、Al、Ga、In等的第電離勢就是這種情形。np³是半滿狀態(tài),也相當穩(wěn)定,所以接著再加的一個電子就不穩(wěn)定,電離勢也較前后元素的電離勢小些。O、S、Se等都是如此。
二、元素的原子價
關(guān)于元素的特征原子價,在第四章中已經(jīng)提到。門捷列夫在1871年的周期表中,在每族上面寫下了氧化物和氧化物的公式,這就表明了元素的特征原子價也呈現(xiàn)出周期性的變化。
當然,有些元素只有一種原子價,象惰性氣體、堿金服和堿土金屬。但是,多數(shù)元素表現(xiàn)有變價。不但是過渡元素如此,很多非金屬元素也是如此。圖28-4表示了元素的變價,在圖中畫出的僅 是正價。位于曲棧峰頂?shù)脑?,除第一個峰頂屬 VA族外,其他的峰頂都被VIIA、VIIB或VIII族占有。元素的最高原子價常表現(xiàn)在氧化物或氟化物中,例如RuO?、OsO?和OsF?;而最低原子價常表現(xiàn)在其他鹵化物及格合物中,例如PtCl、IrCl、[Au(CN)?]?。
關(guān)于負價,實際上象硫、硒、碲不但在硫化物、硒化物、碲化物中以負二價離子的形式存在,井且在溶液中也如此。但是對氧來說,只有在氧化物的晶格中能以負二價離子存在,可是在溶液中這種負二價離子就不能存在。又如碳,在CO?和CH?的兩個化合物中,雖然在慣例上說成碳分別有正四價和負四價,實際上碳原子在這兩個化合物中,都以極性的共價形式存在,根本沒有C??或C??離子可言。又如錳的所謂正七價,實際上無論在Mn?O?或KMnO?中,錳原子也都以極性的共價形式存在著。在RuO?和OsF?分子中,Ru和Os的所謂正八價,情況也一樣。