1.电离能的概念

使1mol基态的气态原子M均失去一个电子形成气态离子M+时所需要的能量称为元素的第一电离能(也称电离势)，用I1来表示。

M(g)→M⁺(g)+e^-            △H=I₁

电离能的单位为kJ·mol-1(或eV)。

1mol气态离子M⁺再各失去一个电子形成气态离子M²⁺时所需要的能量称为元素的第二电离能，用I2表示，同理可以定义第三、第四电离能等。同种元素各电离能的大小有如下规律

I₁<I₂<I₃<I₄<…

2.第一电离能的变化规律

第一电离能的大小，主要取决于原子核电荷、原子半径以及原子的电子层结构。

一般来说，对同一周期的元素，第一电离能逐渐增大，原因是随核电荷数增加，半径逐步减小，原子核对外层电子的引力增大，因此不易失去电子。对同一族的元素，自上而下第一电离能逐渐减小，原因是原子半径增大，原子核对电子的引力减弱，易失去电子。

1)主族元素第一电离能的变化规律

同一周期主族元素第一电离能变化规律性较强，随着核电荷数增加电离能增大幅度较大，如表5-8所示。但有两处出现反常

B和Al的价层电子构型为ns²np¹，失去np轨道的一个电子达到ns²稳定结构，所以失去一个电子更容易些。O和S的价层电子构型为ns²np⁴，易失去np轨道的一个电子使p轨道达到np³半充满的稳定结构；而N和P的价层电子构型为ns²np³，p轨道为半充满的稳定结构，失去一个电子更难些。

表5-8 部分主族元素的第一电离能

对同一族的主族元素，自上而下第一电离能减小，而且减小幅度较大，如表5-8所示。随着原子半径增大，原子核对电子的引力减弱，越来越容易失去电子。

2)副族元素第一电离能的变化规律

同一周期副族元素，第一电离能总的变化趋势是随着核电荷数增加而增大，但增大幅度较小，变化规律性较差，如表5-9所示。

同一族的副族元素中(表5-9)，只有ⅢB族元素从上到下第一电离能逐渐减小。其他副族元素中，基本上是第五周期元素的第一电离能小于第四周期元素，原因是第五周期元素的原子半径明显大于第四周期元素；第五周期元素的第一电离能小于第六周期元素，钢系收缩导致第六周期元素与同族第五周期元素的原子半径相近，而第六周期元素的核电荷却大于同族第五周期元素的核电荷。

表5-9 部分副族元素的第一电离能

副族元素的电离能变化幅度较小而且规律性差，这是因为新增的电子填入(n-1)d轨道、并且ns与(n-1)d轨道能量比较接近的缘故。

相关链接：原子半径的概念

文章来源：《无机化学核心教程（第二版）》

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