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化學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)，氣態(tài)氫原子的1S電子，若得到13.6eV的能量，將從基態(tài)躍遷到n=∞的高能級，成為自由電子；氫原子失去一個電子變?yōu)檎粌r的氣態(tài)陽離子。氫的電離能(I1)為13.6eV。又如典型堿金屬Na的電離能為5.139eV(I1)，表示只需5.139eV的能量，Na原子將失去Zui外層的一個電子，變成金屬陽離子。而5.139eV<136eV，可見Na金屬性很強(qiáng)。相應(yīng)的非金屬元素，如氟的第1電離能為17.422eV，比氫I1還要大，且遠(yuǎn)比Na的I1大，足以說明氟不可能顯金屬性，氟的電子親合能為327.9kJ.mol，表示氟原子加合一個電子時，要放出327.9kJ.mol的能量，即它得電子的能力很強(qiáng)，是典型的非金屬性元素。對于元素游離態(tài)原子的非金屬性與金屬性，在化學(xué)實(shí)踐中，更多的要討論在分子環(huán)境中原子吸引電子能力的強(qiáng)弱，這時就要用到電負(fù)性的概念。這個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以把金屬元素與非金屬元素放到一起，綜合考察它們的性質(zhì)及在元素周期表中的遞變規(guī)律。前面提到的Na，它的電負(fù)性為0.9，而F的電負(fù)性為4.0，是所有元素中Zui大的，當(dāng)然也是非金屬性Zui強(qiáng)的元素。又據(jù)鮑林標(biāo)度大體規(guī)律，金屬元素的電負(fù)性在～2.0以下，非金屬元素的電負(fù)性在～2.0以上。這樣判斷元素的這兩種性質(zhì)有了統(tǒng)一尺度，而且兩種不同元素間也有分界。

由此可見，元素的金屬性和非金屬性與上述三者性質(zhì)緊密結(jié)合在一起了。元素的電離能、電子親合能、電負(fù)性作為判斷元素金屬性與非金屬性的定量尺度發(fā)揮著重要作用。然而，化學(xué)理論產(chǎn)生于化學(xué)實(shí)踐。為了度量元素在水溶液中金屬性與非金屬性強(qiáng)弱，我們又引入了元素電極電勢的概念。對于金屬元素，如銅半電池的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為+0.3419V，鋅半池的標(biāo)準(zhǔn)電極勢為-0.7618V，顯然0.3419>(-0.7618V)，即鋅比銅金屬性強(qiáng)。鋅的電極電勢比銅的電極電勢小得多，金屬鋅是較強(qiáng)的還原劑，而鋅離子能在溶液中較穩(wěn)定地存在，是弱氧化劑。相反，Cu是比Zn較強(qiáng)的氧化劑，而金屬銅是比金屬鋅更弱的還原劑。這樣，在水溶液中討論元素金屬性或非金屬性強(qiáng)弱就必須用到元素的電極電勢。[2] 

上述提四個概念在是兩種環(huán)境下(氣態(tài)環(huán)境和在水溶液中)考察元素金屬性與非金屬性強(qiáng)弱的重要的定量標(biāo)準(zhǔn)。