电离能或电离势是从气体原子或离子中完全除去电子所需的能量。一个电子离原子核越近,束缚越紧,它就越难被移除,它的电离能也就越高。
电离能以电子伏(eV)为单位测量。有时摩尔电离能用J/mol表示。
第一电离能是从母体原子中除去一个电子所需的能量。第二电离能是从单价离子中去除第二价电子以形成二价离子所需的能量,依此类推。连续电离能增加。第二电离能(几乎)总是大于第一电离能。
有几个例外。硼的第一电离能小于铍的第一电离能。氧的第一电离能大于氮的第一电离能。例外的原因与它们的电子构型有关。在铍中,第一个电子来自一个2s轨道,该轨道可以容纳两个电子,一个电子稳定。在硼中,第一个电子从2p轨道上移除,当它持有三个或六个电子时,2p轨道是稳定的。
电离氧和氮的两个电子都来自2p轨道,但一个氮原子在其p轨道上有三个电子(稳定),而一个氧原子在2p轨道上有四个电子(不太稳定)。
电离能在一段时间内从左向右移动(减小原子半径)增加。向下移动一个组(增加原子半径),电离能降低。
第一组元素的电离能很低,因为失去一个电子会形成一个稳定的八重态。随着原子半径的减小,移除电子变得越来越困难,因为电子通常更靠近原子核,而原子核也更带正电。一个时期内的最高电离能值是其惰性气体的电离能值。
“电离能”一词用于讨论气相中的原子或分子。其他系统也有类似的术语。
功函数-功函数是从固体表面移除电子所需的最小能量。
电子结合能-电子结合能是任何化学物种电离能的更通用术语。它通常用于比较从中性原子、原子离子和多原子离子中移除电子所需的能量值。
周期表中的另一个趋势是电子亲和力。电子亲和力是当气相中的中性原子获得一个电子并形成一个带负电的离子(阴离子)时释放能量的量度。虽然电离能可以非常精确地测量,但电子亲和力并不容易测量。在元素周期表中,从左到右移动一个电子的趋势增加,从元素组的顶部到底部移动一个电子的趋势减少。
电子亲和力在表中向下移动时通常变小的原因是因为每个新周期都会增加一个新的电子轨道。价电子在离原子核更远的地方停留的时间更长。同样,当你沿着周期表向下移动时,一个原子有更多的电子。电子之间的斥力使得移除一个电子更容易,或者添加一个电子更难。
电子亲和力的值小于电离能。这使得电子亲和力在一个时期内的变化趋势成为可能。像氦这样的稳定原子实际上需要能量来迫使电离,而不是在电子增益时释放能量。卤素和氟一样,容易接受另一个电子。
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