电离能是从气体原子或离子中除去电子所需的能量。原子或分子的第一或初始电离能或Ei是从一摩尔孤立气体原子或离子中移除一摩尔电子所需的能量。

你可以把电离能看作是除去电子的困难程度或束缚电子的强度的量度。电离能越高，去除电子就越困难。因此，电离能是反应性的指标。电离能很重要，因为它可以用来帮助预测化学键的强度。

也称为：电离势，即IP，ΔH°

单位：电离能以千焦耳/摩尔（kJ/mol）或电子伏（eV）为单位报告。

周期表中的电离能趋势

电离，连同原子和离子半径、电负性、电子亲和力和金属丰度，在元素周期表上呈现出一种趋势。

• 电离能通常在元素周期（行）内从左向右移动时增加。这是因为原子半径通常在一个周期内减小，所以带负电的电子和带正电的原子核之间有更大的有效引力。电离是表左侧碱金属的最小值，是周期最右侧惰性气体的最大值。惰性气体有一个充满的价壳层，所以它抵抗电子的移动。
• 电离减少了从上到下移动元素组（列）。这是因为最外层电子的主量子数随着向下移动而增加。原子中有更多的质子向下移动（更大的正电荷），但其效果是拉入电子壳层，使它们变小，屏蔽原子核吸引力的外部电子。更多的电子壳层向下移动，所以最外层的电子与原子核的距离越来越远。

第一、第二和随后的电离能

从中性原子中除去最外层价电子所需的能量是第一电离能。第二电离能是除去下一个电子所需的能量，依此类推。第二电离能总是高于第一电离能。以碱金属原子为例。除去第一个电子相对容易，因为它的丢失给原子一个稳定的电子壳层。除去第二个电子需要一个新的电子壳，它与原子核的结合更紧密。

氢的第一电离能可用以下方程式表示：

H（g）→ H+（g）+e-

ΔH°=-1312.0 kJ/mol

电离能趋势的例外情况

如果你看一张第一电离能的图表，有两个例外很明显。硼的第一电离能小于铍的第一电离能，氧的第一电离能小于氮的第一电离能。

这种差异的原因是由于这些元素的电子构型和亨德定律。对于铍，第一个电离势电子来自2s轨道，尽管硼的电离涉及2p电子。对于氮和氧，电子都来自2p轨道，但自旋对于所有2p氮电子都是相同的，而在其中一个2p氧轨道中有一组成对的电子。

要点

• 电离能是从气相中的原子或离子中除去电子所需的最小能量。
• 最常见的电离能单位是千焦耳/摩尔（kJ/M）或电子伏（eV）。
• 电离能在周期表上呈现周期性。
• 总的趋势是电离能在一个元素周期内从左向右移动而增加。在一个周期内从左向右移动，原子半径减小，因此电子更容易被（更近的）原子核吸引。
• 总的趋势是电离能从周期表组的顶部向下移动而减少。向下移动一个基团，会添加一个价壳层。最外层的电子离带正电的原子核更远，所以它们更容易被移除。

参考资料

• F.阿尔伯特·科顿和杰弗里·威尔金森，《高级无机化学》（第五版，约翰·威利，1988年）第1381页。
• 朗,彼得,。；原子和原子离子的电离能。化学教育杂志。80 (8).