1. 이온화 에너지
화학 반응을 크게 구분하면 전자를 주고 받는 산화-환원 반응과,
양성자(수소 이온)를 주고 받는 산-염기 반응이 있다.
그 중에서 가장 중요한 반응은 전자를 주고 받는 산화-환원 반응인데,
이 때 출입하는 에너지에 우리는 관심을 둔다.
중성 원자에서 전자를 제거하려면
핵이 전자를 당기는 힘에 반하여 일을 해야 하므로
에너지를 필요로 하다.(에너지 흡수/세상은 넓고 공짜는 없다)
이 때 흡수하는 에너지를 이온화 에너지라고 한다.
Na(g) + IE --> Na+(g) + e-
IE는 이 때 흡수되는 나트륨의 이온화 에너지
2. 전자 친화도
한편, 전자를 받아들이기를 좋아하는 비금속은
그 대가로 에너지를 방출하게 되는데,
이 방출 에너지를 전자 친화도라 한다.
Cl(g) + e- --> Cl-(g) + AE
AE는 이 때 방출되는 염소의 전자 친화도
3. 주기적 성질
금속성이 클수록 대체로 이온화 에너지는 작고,
비금속성이 클수록 대체로 전자 친화도가 크다.
모든 원자들은 비활성 기체를 영원한 우상으로 생각하고 있다.
그래서 될 수 있는 한 비활성 기체를 닮으려고 노력을 한다.
같은 주기에서 왼쪽으로 갈수록 원자가전자수가 줄어들고,
따라서 비활성 기체와 닮기 위해 버려야 할 전자 수도 적으므로
전자를 떼어내기가 쉬워 이온화 에너지가 대체로 작아지며,
같은 족에서는 아래로 갈수록 원자 반지름이 커지므로
핵이 가장 바깥 전자를 끌어당기는 힘이 약해져서
이온화 에너지가 작아진다.
같은 주기에서 이온화 에너지(제1이온화 에너지)가
가장 작은 것은 알칼리 금속,
가장 큰 것은 비활성 기체이다.
에너지를 주면 원자에 전자가 남아 있는 한
얼마든지 전자를 떼어 낼 수 있다.
따라서 순차적 이온화 에너지라는 개념이 있게 된다.
가령 Mg의 전자 배치는 K(2)L(8)M(2)인데,
차례로 전자를 떼어 낼 때 드는 에너지를
E1(제1 이온화 에너지),E2(제2 이온화 에너지),
E3(제3 이온화 에너지), E4(제4 이온화 에너지)...로 부르게 된다.
옥텟을 만족하는 전자 껍질에서 전자를 제거할 때는
매우 많은 에너지가 필요하므로
E1<E2<<E3<E4...와 같은 관계가 성립하게 되고,
이 경우 마그네슘의 원자가전자가 2개
즉, 2족임을 알 수 있다.
[예] 다음 원자의 순차적 이온화 에너지에 관한 자료로부터 몇 족인지를 예측하면?