第二十六节  为什么氦原子的第一电离能最高

一、电离能

电离能是基态的气态原子失去电子变为气态阳离子(即电离)，必须克服核电荷对电子的引力而所需要的能量。单位为kJ·mol-1(SI单位为J· mol-1)。对于多电子原子 , 处于基态的气态原子生成 H +气态阳离子所需要的能量, 称为第一电离势 ,常用符号 I1 表示 :M (g)--- M +(g)+e。第一电离势 =I 1(1 可省去)。电离势应该为正值因为从原子取走电子需要消耗能量。

二、解释

根据本理论原子的电离能主要由外层电子的饱和性和外层电子受到原子核的道力、磁力、电力的共同作用有关，氢H原子核外面只有一个电子，从外层电子的饱和性上看1S可以容纳2个电子，未达到饱和所以易于失去电子。从外层电子受到原子核的道力、磁力、电力的共同作用上看1S电子运动壳层离原子核的距离很近，所以氢H原子核外电子受到原子核的道力、磁力、电力的共同作用较强，综合作用氢H原子的电离能（1312.0kJ·mol）中等。

氦He原子核外有2个1S电子，1S可以容纳2个电子，1S壳层达到了饱和，不易失去电子。从外层电子受到原子核的道力、磁力、电力的共同作用上看，1S电子运动壳层离原子核的距离很近，所以氢He原子核外电子受到原子核的道力、磁力、电力的共同作用最强，所以氢He原子的电离能最强（2372.3kJ·mol）。

锂Li原子的电离能迅速降低的原因：锂Li原子最外层电子有1个2S自由电子，2S轨道壳层未达到了饱和，易失去电子。从外层电子受到原子核的道力、磁力、电力的共同作用上看2S电子运动壳层离原子核的距离较远，极易失去这个电子。所以锂Li原子的电离能极低（520.2kJ·mol）。

锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟电离能总趋势逐渐升高到氖达到最大值。

氖Ne的原子的电离能很高的原因：氖Ne的原子的最外层电子是2个2P电子,2P可以容纳6个电子，2P轨道壳层达到了饱和，极不易失去电子。从最外层电子受到原子核的道力、磁力、电力的共同作用上看，2P电子运动轨道壳层离原子核的距离较远，较易失去电子，（这就是氖Ne的原子的电离能比氦He低的原因）两者共同作用的结果，氖Ne原子的电离能较强（2080.7kJ·mol）。

钠Na的原子的电离能迅速降低的原因：钠Na的原子的最外层电子是1个3S电子，,3S可以容纳2个电子，3S轨道壳层未达到了饱和，极易失去电子。从最外层电子受到原子核的道力、磁力、电力的共同作用上看，3S电子运动的轨道壳层离原子核的距离较远，极易失去电子，两者的共同作用结果，钠Na原子的电离能很低（495.8kJ·mol）。

从钠开始镁、铝、硅、磷、硫、氯等电离能逐渐升高趋势，到氩达到最高。原子的电离能依据元素周期表发生周期性变化。

0族 氦(He)、 氖(Ne)、 氩(Ar)、 氪(Kr) 、氙(Xe) 、氡(Ra)元素的电离能逐渐降低的主要原因是最外层电子离核越来越远，受到原子核的道力、磁力、电力的共同作用在逐渐降低的原因。

第一主族元素氢(H)锂(Li)钠(Na)钾(K)铷(Rb)铯(Cs)钫(Fr),元素的电离能总趋势逐渐降低的主要原因是最外层电子离核越来越远，受到原子核的道力、磁力、电力的共同作用在逐渐降低的原因。

因此 氦(He)是所有元素中最外层电子的第一电离能最高的元素。

最外层电子的电离能决定着元素的化学性质，元素的最外层电子的电离能发生周期性变化，决定了元素的化学性质发生周期性变化。