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(三) 原子的电离能
原子失去电子的难易,可以用电离能来衡量。电离能(ionization energy)是指气态原子在基态时失去电子所需的能量。常用使l mol气态原子(或阳离子)都失去某一个电子所需的能量( kJ· mol·L-1)表示。
原子失去第一个电子所需的能量称为第一电离能,用I1表示;失去第二个电子所需的能量称为第二电离能,用I2表示;余类推。各级电离能的大小顺序是:
I1< I2< I3< I4
因为离子的电荷正值越来越大,离子半径越来越小,所以失去这些电子逐渐变难,需要能量越高。
同一周期的元素具有相同的电子层数,从左到右核电荷越多,原子半径越小,核对外层电子的引力越大。因此,每一周期电离能最低的是碱金属,越往右电离能越大。
同一族元素,原子半径增大起主要作用,半径越大,核对电子引力越小,越易失去电子,电离能越小,从图中看到 IA族中按 Li、Na、K……顺序,电离能越来越小。还可注意到,在每一周期的最后元素稀有气体原子具有最高的电离能,因为它们有ns2np6的稳定电子层结构。此外,图中曲线中有小的起伏,例N、P、As元素的电离能分别比O、S、Se元素的电离能高,这是因前者具有ns2np3组态,p亚层半满,失去一个p电子破坏了半满状态,需较高能量。
过渡元素,由于电子是填充入内层,引起屏蔽效应大,它抵消了核电荷增加所产生的影响,因此它们的第一电离能变化不大。元素原子的第一电离能在周期和族中都呈现周期性的变化。
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