电离能 百科内容来自于: 百度百科

介绍:基态的气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量称为元素的电离能。常用符号I表示。单位为kJ·mol-1(SI单位为J· mol-1)。

概述

处于基态的气态原子失去一个电子生成+1价的气态阳离子所需要的能量称为第一电离能(I1)。由+1价气态阳离子再失去一个电子形成+2价气态阳离子时所需能量称为元素的第二电离能(I2)。第三、四电离能依此类推,且一般地I1<I2<I3…。由于原子失去电子必须消耗能量克服核对外层电子的引力,所以电离能总为正值。通常不特别说明,指的都是第一电离能。
电离能可以定量的比较气态原子失去电子的难易,电离能越大,原子越难失去电子,其还原性越弱;反之金属性越强。所以它可以比较元素的金属性强弱。影响电离能大小的因素是:有效核电荷原子半径、和原子的电子构型

其他信息

(1)同一周期主族元素从左到右作用到最外层电子上的有效核电荷逐渐增大,电离能呈增大趋势,表示元素原子越来越难失去电子。由碱金属元素,其电离能最小,到稀有气体由于具有稳定的电子层结构,其电离能最大。故同周期元素从强金属性逐渐变到非金属性,直至强非金属性。短周期的这种递变更为明显,因为同周期元素电子层数相同,但随着核电荷数增大和原子半径的减小,核对外层电子的有效吸引作用依次增强。
(2)同一周期副族元素从左至右,由于有效核电荷增加不多,原子半径减小缓慢,有电离能增加不如主族元素明显,只是随着原子序数的增加第一电离能从左至右略有增加。由于最外层只有两个电子,过渡元素均表现金属性。
(3)同一周期内元素的第一电离能在总体增大的趋势中有些曲折。当外围电子在能量相等的轨道上形成全空(p0, d0, f0)、半满(p3, d5, f7)或全满(p6, d10, f14)结构时,原子的能量较低,元素的第一电离能较大。
(4)同一主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,表明自上而下原子越来越容易失去电子。这是因为同主族元素的价电子数相同,原子半径逐渐增大,原子核对核外电子的有效吸引作用逐渐减弱
(5)同一副族电离能变化不规则。
总之第一电离能的周期递变规律与原子半径和核外电子排布的周期性变化密切相关。

应用

电离能的大小可以用来衡量原子失去电子的难易,也可以用来判断原子失去电子的数目和形成的阳离子所带的电荷。如果I2>>I1,则原子易形成+1价阳离子而不易形成+2价阳离子;如果I3>>I2>I1,即I在I2和I3之间突然增大,则元素R可以形成R+或R2+而难于形成R3+。
可归纳为:如果I(n+1)/In>>In/I(n-1),即电离能在In与I(n+1)之间发生突变,则元素的原子易形成+n价离子而不易形成+(n+1)价离子。多数非金属元素原子的I1较大,难于失去电子形成阳离子而易于得到电子形成阴离子或与其他原子形成共用电子对

半导体

对于半导体来说,电离能即为将电子从价带顶移到真空能级所需的最小能量
I = χs+Eg
其中I 为电离能,χs为电子亲合能,Eg为价带顶到导带底的能量差。

相关大小

1st–10th(第1到第10电离能) 单位:kJ/mol(千焦每摩尔) (当然,也可以使用ev作为单位,与KJ/mol之间有一定的换算关系)
原子序数
元素符号
1st
2nd
3rd
4th
5th
6th
7th
8th
9th
10th
1
H
1312.0

  

  

  

  

  

  

  

  

  
2
He
2372.3
5250.5

  

  

  

  

  

  

  

  
3
Li
520.2
7298.1
11815.0

  

  

  

  

  

  

  
4
Be
899.5
1757.1
14848.7
21006.6

  

  

  

  

  

  
5
B
800.6
2427.1
3659.7
25025.8
32826.7

  

  

  

  

  
6
C
1086.5
2352.6
4620.5
6222.7
37831
47277.0

  

  

  

  
7
N
1402.3
2856
4578.1
7475.0
9444.9
53266.6
64360

  

  

  
8
O
1313.9
3388.3
5300.5
7469.2
10989.5
13326.5
71330
84078.0

  

  
9
F
1681.0
3374.2
6050.4
8407.7
11022.7
15164.1
17868
92038.1
106434.3

  
10
Ne
2080.7
3952.3
6122
9371
12177
15238
19999.0
23069.5
115379.5
131432
11
Na
495.8
4562
6910.3
9543
13354
16613
20117
25496
28932
141362
12
Mg
737.7
1450.7
7732.7
10542.5
13630
18020
21711
25661
31653
35458
13
Al
577.5
1816.7
2744.8
11577
14842
18379
23326
27465
31853
38473
14
Si
786.5
1577.1
3231.6
4355.5
16091
19805
23780
29287
33878
38726
15
P
1011.8
1907
2914.1
4963.6
6273.9
21267
25431
29872
35905
40950
16
S
999.6
2252
3357
4556
7004.3
8495.8
27107
31719
36621
43177
17
Cl
1251.2
2298
3822
5158.6
6542
9362
11018
33604
38600
43961
18
Ar
1520.6
2665.8
3931
5771
7238
8781
11995
13842
40760
46186
19
K
418.8
3052
4420
5877
7975
9590
11343
14944
16963.7
48610
20
Ca
589.8
1145.4
4912.4
6491
8153
10496
12270
14206
18191
20385
21
Sc
633.1
1235.0
2388.6
7090.6
8843
10679
13310
15250
17370
21726
22
Ti
658.8
1309.8
2652.5
4174.6
9581
11533
13590
16440
18530
20833
23
V
650.9
1414
2830
4507
6298.7
12363
14530
16730
19860
22240
24
Cr
652.9
1590.6
2987
4743
6702
8744.9
15455
17820
20190
23580
25
Mn
717.3
1509.0
3248
4940
6990
9220
11500
18770
21400
23960
26
Fe
762.5
1561.9
2957
5290
7240
9560
12060
14580
22540
25290
27
Co
760.4
1648
3232
4950
7670
9840
12440
15230
17959
26570
28
Ni
737.1
1753.0
3395
5300
7339
10400
12800
15600
18600
21670
29
Cu
745.5
1957.9
3555
5536
7700
9900
13400
16000
19200
22400
30
Zn
906.4
1733.3
3833
5731
7970
10400
12900
16800
19600
23000
31
Ga
578.8
1979.3
2963
6180

  

  

  

  

  

  
32
Ge
762
1537.5
3302.1
4411
9020

  

  

  

  

  
33
As
947.0
1798
2735
4837
6043
12310

  

  

  

  
34
Se
941.0
2045
2973.7
4144
6590
7880
14990

  

  

  
35
Br
1139.9
2103
3470
4560
5760
8550
9940
18600

  

  
36
Kr
1350.8
2350.4
3565
5070
6240
7570
10710
12138
22274
25880
37
Rb
403.0
2633
3860
5080
6850
8140
9570
13120
14500
26740
38
Sr
549.5
1064.2
4138
5500
6910
8760
10230
11800
15600
17100
39
Y
600
1180
1980
5847
7430
8970
11190
12450
14110
18400
40
Zr
640.1
1270
2218
3313
7752
9500

  

  

  

  
41
Nb
652.1
1380
2416
3700
4877
9847
12100

  

  

  
42
Mo
684.3
1560
2618
4480
5257
6640.8
12125
13860
15835
17980
43
Tc
702
1470
2850

  

  

  

  

  

  

  
44
Ru
710.2
1620
2747

  

  

  

  

  

  

  
45
Rh
719.7
1740
2997

  

  

  

  

  

  

  
46
Pd
804.4
1870
3177

  

  

  

  

  

  

  
47
Ag
731.0
2070
3361

  

  

  

  

  

  

  
48
Cd
867.8
1631.4
3616

  

  

  

  

  

  

  
49
In
558.3
1820.7
2704
5210

  

  

  

  

  

  
50
Sn
708.6
1411.8
2943.0
3930.3
7456

  

  

  

  

  
51
Sb
834
1594.9
2440
4260
5400
10400

  

  

  

  
52
Te
869.3
1790
2698
3610
5668
6820
13200

  

  

  
53
I
1008.4
1845.9
3180

  

  

  

  

  

  

  
54
Xe
1170.4
2046.4
3099.4

  

  

  

  

  

  

  
55
Cs
375.7
2234.3
3400

  

  

  

  

  

  

  
56
Ba
502.9
965.2
3600

  

  

  

  

  

  

  
57
La
538.1
1067
1850.3
4819
5940

  

  

  

  

  
58
Ce
534.4
1050
1949
3547
6325
7490

  

  

  

  
59
Pr
527
1020
2086
3761
5551

  

  

  

  

  
60
Nd
533.1
1040
2130
3900

  

  

  

  

  

  
61
Pm
540
1050
2150
3970

  

  

  

  

  

  
62
Sm
544.5
1070
2260
3990

  

  

  

  

  

  
63
Eu
547.1
1085
2404
4120

  

  

  

  

  

  
64
Gd
593.4
1170
1990
4250

  

  

  

  

  

  
65
Tb
565.8
1110
2114
3839

  

  

  

  

  

  
66
Dy
573.0
1130
2200
3990

  

  

  

  

  

  
67
Ho
581.0
1140
2204
4100

  

  

  

  

  

  
68
Er
589.3
1150
2194
4120

  

  

  

  

  

  
69
Tm
596.7
1160
2285
4120

  

  

  

  

  

  
70
Yb
603.4
1174.8
2417
4203

  

  

  

  

  

  
71
Lu
523.5
1340
2022.3
4370
6445

  

  

  

  

  
72
Hf
658.5
1440
2250
3216

  

  

  

  

  

  
73
Ta
761
1500

  

  

  

  

  

  

  

  
74
W
770
1700

  

  

  

  

  

  

  

  
75
Re
760
1260
2510
3640

  

  

  

  

  

  
76
Os
840
1600

  

  

  

  

  

  

  

  
77
Ir
880
1600

  

  

  

  

  

  

  

  
78
Pt
870
1791

  

  

  

  

  

  

  

  
79
Au
890.1
1980

  

  

  

  

  

  

  

  
80
Hg
1007.1
1810
3300

  

  

  

  

  

  

  
81
Tl
589.4
1971
2878

  

  

  

  

  

  

  
82
Pb
715.6
1450.5
3081.5
4083
6640

  

  

  

  

  
83
Bi
703
1610
2466
4370
5400
8520

  

  

  

  
84
Po
812.1

  

  

  

  

  

  

  

  

  
85
At
890±40

  

  

  

  

  

  

  

  

  
86
Rn
1037

  

  

  

  

  

  

  

  

  
87
Fr
380

  

  

  

  

  

  

  

  

  
88
Ra
509.3
979.0

  

  

  

  

  

  

  

  
89
Ac
499
1170

  

  

  

  

  

  

  

  
90
Th
587
1110
1930
2780

  

  

  

  

  

  
91
Pa
568

  

  

  

  

  

  

  

  

  
92
U
597.6
1420

  

  

  

  

  

  

  

  
93
Np
604.5

  

  

  

  

  

  

  

  

  
94
Pu
584.7

  

  

  

  

  

  

  

  

  
95
Am
578

  

  

  

  

  

  

  

  

  
96
Cm
581

  

  

  

  

  

  

  

  

  
97
Bk
601

  

  

  

  

  

  

  

  

  
98
Cf
608

  

  

  

  

  

  

  

  

  
99
Es
619

  

  

  

  

  

  

  

  

  
100
Fm
627

  

  

  

  

  

  

  

  

  
101
Md
635

  

  

  

  

  

  

  

  

  
102
No
642

  

  

  

  

  

  

  

  

  
103
Lr
470

  

  

  

  

  

  

  

  

  
104
Rf
580

  

  

  

  

  

  

  

  

  
11th–20th(第11到第20电离能)
原子序数
元素符号
11th
12th
13th
14th
15th
16th
17th
18th
19th
20th
11
Na
159076

  

  

  

  

  

  

  

  

  
12
Mg
169988
189368

  

  

  

  

  

  

  

  
13
Al
42647
201266
222316

  

  

  

  

  

  

  
14
Si
45962
50502
235196
257923

  

  

  

  

  

  
15
P
46261
54110
59024
271791
296195

  

  

  

  

  
16
S
48710
54460
62930
68216
311048
337138

  

  

  

  
17
Cl
51068
57119
63363
72341
78095
352994
380760

  

  

  
18
Ar
52002
59653
66199
72918
82473
88576
397605
427066

  

  
19
K
54490
60730
68950
75900
83080
93400
99710
444880
476063

  
20
Ca
57110
63410
70110
78890
86310
94000
104900
111711
494850
527762
21
Sc
24102
66320
73010
80160
89490
97400
105600
117000
124270
547530
22
Ti
25575
28125
76015
83280
90880
100700
109100
117800
129900
137530
23
V
24670
29730
32446
86450
94170
102300
112700
121600
130700
143400
24
Cr
26130
28750
34230
37066
97510
105800
114300
125300
134700
144300
25
Mn
27590
30330
33150
38880
41987
109480
118100
127100
138600
148500
26
Fe
28000
31920
34830
37840
44100
47206
122200
131000
140500
152600
27
Co
29400
32400
36600
39700
42800
49396
52737
134810
145170
154700
28
Ni
30970
34000
37100
41500
44800
48100
55101
58570
148700
159000
29
Cu
25600
35600
38700
42000
46700
50200
53700
61100
64702
163700
30
Zn
26400
29990
40490
43800
47300
52300
55900
59700
67300
71200
36
Kr
29700
33800
37700
43100
47500
52200
57100
61800
75800
80400
38
Sr
31270

  

  

  

  

  

  

  

  

  
39
Y
19900
36090

  

  

  

  

  

  

  

  
42
Mo
20190
22219
26930
29196
52490
55000
61400
67700
74000
80400
21st–30th(第21到第30电离能)
原子序数
元素符号
21st
22nd
23rd
24th
25th
26th
27th
28th
29th
30th
21
Sc
582163

  

  

  

  

  

  

  

  

  
22
Ti
602930
639294

  

  

  

  

  

  

  

  
23
V
151440
661050
699144

  

  

  

  

  

  

  
24
Cr
157700
166090
721870
761733

  

  

  

  

  

  
25
Mn
158600
172500
181380
785450
827067

  

  

  

  

  
26
Fe
163000
173600
188100
195200
851800
895161

  

  

  

  
27
Co
167400
178100
189300
204500
214100
920870
966023

  

  

  
28
Ni
169400
182700
194000
205600
221400
231490
992718
1039668

  

  
29
Cu
174100
184900
198800
210500
222700
239100
249660
1067358
1116105

  
30
Zn
179100

  

  

  

  

  

  

  

  

  
36
Kr
85300
90400
96300
101400
111100
116290
282500
296200
311400
326200
42
Mo
87000
93400
98420
104400
121900
127700
133800
139800
148100
154500
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- 来自原声例句
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