元素第一电离能学习指导

元素第一电离能学习指导
电离能是元素性质的一个重要参数。

电离能的大小表示元素的原子失去电子的难易，说明元素通常呈现的化合价状态。

学好元素电离能的有关知识，可以帮助我们更好地了解元素的性质，理解元素原子核外电子的运动状态。

为了帮助同学们更好地学习元素的第一电离能知识，特设计如下问答：
1什么叫电离能？同一元素的各级电离能大小关系是怎样的？为什么？
答：使一个基态的气态原子失去一个电子生成+1价气态阳离子所需的能量叫元素的第一电离能。

常用I1表示，单位为kJ/mol。

从气态+1价离子再失去一个电子生成+2价气态阳离子所需的能量叫该元素的第二电离能，用I2表示，余类推。

M（g）→M+（g）+e I1
M+（g）→M2+（g）+e I2
M2+（g）→M3+（g）+e I3
I1＜I2＜I3……
因为原子移去一个电子后成为带正电荷的阳离子，
2影响电离能大小的因素有哪些？
答：电离能的大小主要取决于原子的有效核电荷、原子半径以及原子的电子构型。

一般说来，有效核电荷越大，原子半径越小，电离能越大；电子构型越稳定，电离能越大。

如3元素的第一电离能大小的变化规律有哪些？
答：同周期元素从左到右，元素的第一电离能总的趋势是逐渐增大的；同一主族自上而下元素的第一电离能依次减小。

但在同一副族中，自上而下元素的第一电离能变化幅度不大，且不规则。

4元素的第一电离能大小与元素性质的关系
答：元素的第一电离能越大，元素的原子越难失去电子，元素的金属性越弱；元素的第一电离能越小，元素的原子越易失去电子，元素的金属性越强。

5为什么第一电离能是Be比B大，Mg比Al大，N比O大？
答：Be和B的电子排布式分别为1s22s2、1s22s22p1，Be的2s亚层有2个电子，为全充满的稳定结构，失去其中一个电子需要较高的能量，而B的2p亚层只有一个电子，结构不稳定，失去这个电子需要的能量较低，所以第一电离能是Be比B大。

同理可以解释“Mg 比Al大”。

N和O的电子排布式分别为1s22s22p3、1s22s22p4，N的2p亚层有3个电子，为半充满的较稳定结构，失去其中一个电子需要较高的能量，而O的2p亚层有4个电子，结构不稳定，失去这个电子需要的能量较低，所以第一电离能是N比O大。

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试说明其变化的规律性.
[解析]稀有气体的第一电离能是随原子序数的增加而递减的。

因为稀有元素的原子的电子构型相似，随着原子序数的增加,原子核的核电荷增加，内层电子的屏蔽作用也增大，削弱了原子核对外层电子的引力，同时原子半径的递增也使原子核对外层电子的引力减弱。

所以
稀有气体元素的第一电离能是随原子序数（或原子半径）的增加而减小。

[点拨] 第一电离能的大小取决于原子核对外层电子的引力，引力小则电离能小。

10．下表是第二周期元素的第一电离能数据：
⑴将上表数据，分别以原子序数和电离能为横、纵坐标画一草图。

⑵讨论Li ~ Ne电离能变化的总趋势；
⑶试从电子构型解释该图中两处反常现象。

[解析]⑴从Li 到Ne电离能变化的总趋势草图如下：
⑵从电离能数据和图象都可以看出，Li ~ Ne电离能变化的总趋势为逐渐增大。

因为同一周期从左到右（Li ~ F），核电荷依次增大，原子半径逐渐减小，原子核对最外层电子的引力逐渐增大，失去电子的能力逐渐减弱，所以元素的第一电离能逐渐增大。

Ne的外层电子构型为全满的稳定结构，所以氖元素的第一电离能最大。

⑶图中两处电离能大小反常的是Be和B、N和O。

Be和B的电子排布式分别为1s22s2、1s22s22p1，Be和B的最外层电子构型分别为2s2、2s22p1，Be的2s亚层有2个电子，为全充满的稳定结构，失去其中一个电子需要较高的能量，而B的2p亚层只有一个电子，结构不稳定，失去这个电子需要的能量较低，所以第一电离能是Be比B大。

N和O的最外层电子构型分别为2s22p3、2s22p4，N的2p亚层有3个电子，为半充满的较稳定结构，失去其中一个电子需要较高的能量，而O的2p亚层有4个电子，结构不稳定，失去这个电子后变成2p3的较稳定结构，失去这个电子需要的能量较低，所以第一电离能是N比O大。

[点拨]电子构型中，全满（ns2、np6、nd10）、全空（ns0、np0、nd0）或半满（ns1、np3、nd5）是较稳定的结构。