이온화 에너지
붕소 그룹의 모든 요소는 가장 바깥 쪽 껍질 (소위 원자가 전자)에 3 개의 전자를 가지며 각 요소에 대해 네 번째 전자를 제거하는 데 필요한 에너지의 양이 급격히 증가하여이 전자가 내부 껍질에서 제거되어야한다는 사실을 반영합니다. 결과적으로 그룹의 원소는 처음 세 개의 전자가 손실되는 것에 해당하는 최대 산화 수가 3 개이며, 3 개의 양전하를 가진 이온을 형성합니다.
이온화 에너지가 그룹의 원소들 사이에서 변하는 명백하게 불규칙한 방식은 갈륨, 인듐, 탈륨에 채워진 내부 d 궤도가 존재하기 때문입니다. 탈륨의 궤도는 내부 s 및 p 전자만큼 효율적으로 핵 전하의 끌어 당김으로부터 가장 바깥 쪽 전자를 보호하지 않습니다. 그룹 1 및 2 (Ia 및 IIa)에서 붕소 그룹과 달리 외부 쉘 (항상 n이라고 함) 전자는 (n-1) s2 ()에서 일정한 내부 전자 세트에 의해 모든 경우에 차폐됩니다. n-1) p6 궤도와 이러한 Group-1 및 Group-2 요소의 이온화 에너지는 그룹 아래로 부드럽게 감소합니다. 갈륨, 인듐 및 탈륨의 이온화 에너지는 내부 d 및 f 전자에 의해 잘 보호되지 않는 외부 전자가 핵에 더 강하게 결합되어 있기 때문에 그룹 2 대응 물에서 예상보다 높습니다. 이 차폐 효과는 또한 갈륨, 인듐, 탈륨의 원자를 인접 그룹 1과 2의 원자보다 작게 만들어 외부 전자를 핵쪽으로 더 가깝게 끌어 당깁니다.
갈륨의 M3 + 상태 , 인듐 및 탈륨은 Al3 +보다 에너지 적으로 덜 유리합니다.이 세 가지 원소의 높은 이온화 에너지가 가능한 반응 생성물의 결정 에너지와 항상 균형을 이룰 수는 없기 때문입니다. 예를 들어, +3 산화 상태의 단순한 무수 탈륨 화합물 중 삼불화물 인 TlF3만이 이온 성입니다. 따라서 그룹 전체에서 M3 + 이온 상태는 규칙이 아니라 예외입니다. 보다 일반적으로 그룹의 요소는 공유 결합을 형성하고 외부 쉘 (ns orbital로 지정됨)의 s 궤도에서 np 궤도로 전자 1 개를 촉진하여 3 개의 산화 상태를 달성합니다.이 이동은 하이브리드 또는 조합의 형성을 허용합니다. 궤도 (sp2로 지정된 다양성). 그룹 아래로 갈수록 M + 이온이 형성되는 경향이 있으며, 탈륨에서는 +1 산화 상태가 더 안정적입니다. 원소의 염기도 (금속의 성질)는 그들이 형성하는 산화물에 의해 알 수 있듯이 그룹 아래로 진행할 때 증가합니다. 산화 붕소 (화학식 B2O3)는 산성입니다. 알루미늄, 갈륨 및 인듐의 다음 세 가지 산화물 (공식 Al2O3, Ga2O3 및 In2O3)은 환경에 따라 산성이거나 염기성입니다 (양쪽 성이라고하는 속성). 탈산 (Tl2O3)은 전적으로 염기성입니다.