第一電離能

氣態電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的能量叫做第一電離能。

基本信息

• 中文名：第一電離能
• 英文名：The first ionization energy

• 套用學科：化學（一級學科）

名詞解釋

電離能

意義電離能可以衡量元素的原子失去一個電子的難易程度（可近似理解為金屬性）。第一電離能第一電離能（原子失去最外層的一個電子所需能量）數值越小，原子越容易失去一個電子；第一電離能數值越大，原子越難失去一個電子。

表達式

第一電離能的符號為I1，單位是kJ/mol。氣態原子形成+1價氣態陽離子的過程可表示為：M(g) — e- → M+ (g)(任何形態都一樣）

規律

1.隨著核電荷數的遞增，元素的第一電離能呈現周期性變化。

2.總體上金屬元素第一電離能較小，非金屬元素第一電離能較大。3.同周期元素第一電離能從左到右有增大的趨勢。所以同一周期第一電離能最小的是鹼金屬元素,最大的是稀有氣體元素。4.同一周期內元素的第一電離能在總體增大的趨勢中有些曲折。當外圍電子在能量相等的軌道上形成全空(p0, d0, f0)、半滿(p3, d5, f7)或全滿(p6, d10, f14)結構時，原子的能量較低，元素的第一電離能較大。特例是第二主族的第一電離能大於第三主族，第五主族的第一電離能大於第六主族。5.同一主族元素從上到下，原子半徑增加，有效核電荷增加不多，則原子半徑增大的影響起主要作用，第一電離能由大變小，元素的金屬性逐漸增強。6.同一副族第一電離能變化不規則

實際套用

第一電離能元素的第一電離能具有周期性。就是說它在周期表中的變化具有一定的重複性。舉例來說，從 Li 到 Ne 的第一電離能變化和從Na 到 Ar 的第一電離能變化之間存在著相似性。通過套用原子的電子排布知識，我們可以對第一電離能的所有變化進行解釋。電離能是某特定電子擺脫原子核引力所需的能量。電離能高表明原子核和電子間的吸引力強。原子核的質子越多，其所帶的電荷就越多，對電子的吸引就越強。隨著距離加大，吸引力會迅速減小。比起離原子核稍遠的電子，緊靠原子核的電子所受到的吸引要強烈的多。舉例來說，鈉原子的電子排列是2,8,1。(在這裡用這個標記法更方便一些!)鈉的外層能級電子往原子核的方向看， 並不能看清原子核。因為在它和原子核之間存在第一和第二能級的電子。內層能級的10個電子對外層能級的電子有排斥作用，這種排斥作用與原子核11個質子對外層電子的吸引作用共存。兩相抵消後，外層電子能感覺到來自原子核的約 1+ 左右的淨吸引力。內層電子的這種抵消被稱為內層電子對外層電子的禁止(screening)。警告! 電子當然不可能 "看見" 東西! 只是為了有助於大家理解，我才這樣說。在考試中千萬不要像我這樣說! 這種不嚴謹用詞會讓閱卷人感到為難。被電離的電子同一p軌域中的兩個電子間存在一定的排斥作用，這種排斥作用有利於電子脫離原子；所以同一p軌域中的配對電子比單個電子更容易被電離。氫(H)的電子排布為 1s1。氫原子很小，氫原子唯一的一個電子緊靠原子核，並被原子核強烈地吸引著。而且電子和原子核之間沒有禁止，所以氫原子的電離能比較高 (1310 kJ mol-1) 。氦(He)的電子排布為 1s2。氦的電子所在的軌域與氫原子相同。電子離原子核近且沒有禁止。氦的電離能 (2370 kJ mol-1) 比氫高得多，這是由於氦原子有2個質子吸引電子，而氫原子只有一個。鋰(Li) 1s22s1。的外層電子位於第二能級，離原子核更遠。如果有人辯解鋰原子核多出的一個質子會抵消距離所帶來的吸引力減小， 那么他一定是忘了 1s2 電子的禁止作用：外層電子實際上不能充分感受到來自原子核的吸引。