元素週期表
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游離能是從原子中移除一個電子所需的能量。這張表以電子伏特(eV)顯示每個元素的第一游離能。它在同一週期中由左到右上升,在同一族中由上到下下降,所以氦是最難游離的原子,銫則是最容易的。
游離能 從第 1 號到第 118 號元素的變化
每個元素一根長條,依原子序排列。虛線標出結束每個週期的惰性氣體,所以反覆出現的峰值顯示出週期性規律。把游標移到長條上可看到它的數值;下方的表格列出全部數值。
第一游離能的意義
第一游離能是從氣態的一個中性原子中,移除束縛最鬆的電子所需的能量:X(g) → X⁺(g) + e⁻。這裡的數值以每個原子的電子伏特表示;若要換算成許多教科書使用的千焦耳每莫耳,請乘以 96.485。每個方格顯示以 eV 為單位的數值,而鐒以及更重的元素因為沒有給出數值,所以顯示破折號。
移除第二個電子所需的能量總是比第一個多,而且一旦下一個電子來自填滿的內層殼層,能量的跳升就非常巨大。鈉很容易失去一個電子,但幾乎不會失去第二個,這就是為什麼它形成 Na⁺ 而不是 Na²⁺。
同一週期與同一族中的趨勢
游離能在同一週期中增加。核電荷增大,而最外層電子仍然位於同一層殼層,所以它們被抓得更緊。第 2 到 6 週期都以鹼金屬開頭,它在該列中的數值最低,並以惰性氣體結尾,它的數值最高。
游離能在同一族中由上到下減少。每多一層新的殼層,最外層電子就離原子核更遠,並且位於更多內層電子的後面,所以更容易被移除。這就是為什麼鹼金屬在第 1 族中的位置越低,與水的反應越劇烈。
趨勢的例外
兩處小小的下降打破了每個週期中的上升趨勢。硼的游離能比鈹低(8.298 eV 對 9.323 eV),因為它的最外層電子位於 2p 次殼層,那裡能量較高,且部分受到 2s 電子的屏蔽。氧比氮低(13.618 eV 對 14.534 eV),因為它的第四個 2p 電子必須與另一個電子共用軌域,成對電子之間的排斥使其中一個更容易被移除。同樣的下降也出現在第 3 週期,從鎂到鋁,以及從磷到硫。
再往下,緊接在填滿的 d 或 f 次殼層之後的元素,會把電子抓得比預期更緊,因為 d 和 f 電子對原子核的屏蔽效果很差。鎵比鋁稍微更難游離,金則比銀難游離得多。
實例演算:鈉
鈉的第一游離能是 5.139 eV。乘以 96.485 得到約 495.8 kJ/mol,這就是大多數教科書中的數值。與它前面的惰性氣體氖(21.565 eV)相比:從氖中移除一個電子,意味著要攻破一個填滿的殼層,所需能量約為四倍。
全部 118 種元素的第一游離能(eV)
點擊欄位標題即可排序。
| 1 | 氫 | H | 13.598 |
| 2 | 氦 | He | 24.587 |
| 3 | 鋰 | Li | 5.392 |
| 4 | 鈹 | Be | 9.323 |
| 5 | 硼 | B | 8.298 |
| 6 | 碳 | C | 11.26 |
| 7 | 氮 | N | 14.534 |
| 8 | 氧 | O | 13.618 |
| 9 | 氟 | F | 17.423 |
| 10 | 氖 | Ne | 21.565 |
| 11 | 鈉 | Na | 5.139 |
| 12 | 鎂 | Mg | 7.646 |
| 13 | 鋁 | Al | 5.986 |
| 14 | 矽 | Si | 8.152 |
| 15 | 磷 | P | 10.487 |
| 16 | 硫 | S | 10.36 |
| 17 | 氯 | Cl | 12.968 |
| 18 | 氬 | Ar | 15.76 |
| 19 | 鉀 | K | 4.341 |
| 20 | 鈣 | Ca | 6.113 |
| 21 | 鈧 | Sc | 6.561 |
| 22 | 鈦 | Ti | 6.828 |
| 23 | 釩 | V | 6.746 |
| 24 | 鉻 | Cr | 6.767 |
| 25 | 錳 | Mn | 7.434 |
| 26 | 鐵 | Fe | 7.902 |
| 27 | 鈷 | Co | 7.881 |
| 28 | 鎳 | Ni | 7.64 |
| 29 | 銅 | Cu | 7.726 |
| 30 | 鋅 | Zn | 9.394 |
| 31 | 鎵 | Ga | 5.999 |
| 32 | 鍺 | Ge | 7.9 |
| 33 | 砷 | As | 9.815 |
| 34 | 硒 | Se | 9.752 |
| 35 | 溴 | Br | 11.814 |
| 36 | 氪 | Kr | 14 |
| 37 | 銣 | Rb | 4.177 |
| 38 | 鍶 | Sr | 5.695 |
| 39 | 釔 | Y | 6.217 |
| 40 | 鋯 | Zr | 6.634 |
| 41 | 鈮 | Nb | 6.759 |
| 42 | 鉬 | Mo | 7.092 |
| 43 | 鎝 | Tc | 7.28 |
| 44 | 釕 | Ru | 7.361 |
| 45 | 銠 | Rh | 7.459 |
| 46 | 鈀 | Pd | 8.337 |
| 47 | 銀 | Ag | 7.576 |
| 48 | 鎘 | Cd | 8.994 |
| 49 | 銦 | In | 5.786 |
| 50 | 錫 | Sn | 7.344 |
| 51 | 銻 | Sb | 8.64 |
| 52 | 碲 | Te | 9.01 |
| 53 | 碘 | I | 10.451 |
| 54 | 氙 | Xe | 12.13 |
| 55 | 銫 | Cs | 3.894 |
| 56 | 鋇 | Ba | 5.212 |
| 57 | 鑭 | La | 5.577 |
| 58 | 鈰 | Ce | 5.539 |
| 59 | 鐠 | Pr | 5.464 |
| 60 | 釹 | Nd | 5.525 |
| 61 | 鉕 | Pm | 5.55 |
| 62 | 釤 | Sm | 5.644 |
| 63 | 銪 | Eu | 5.67 |
| 64 | 釓 | Gd | 6.15 |
| 65 | 鋱 | Tb | 5.864 |
| 66 | 鏑 | Dy | 5.939 |
| 67 | 鈥 | Ho | 6.022 |
| 68 | 鉺 | Er | 6.108 |
| 69 | 銩 | Tm | 6.184 |
| 70 | 鐿 | Yb | 6.254 |
| 71 | 鎦 | Lu | 5.426 |
| 72 | 鉿 | Hf | 6.825 |
| 73 | 鉭 | Ta | 7.89 |
| 74 | 鎢 | W | 7.98 |
| 75 | 錸 | Re | 7.88 |
| 76 | 鋨 | Os | 8.7 |
| 77 | 銥 | Ir | 9.1 |
| 78 | 鉑 | Pt | 9 |
| 79 | 金 | Au | 9.226 |
| 80 | 汞 | Hg | 10.438 |
| 81 | 鉈 | Tl | 6.108 |
| 82 | 鉛 | Pb | 7.417 |
| 83 | 鉍 | Bi | 7.289 |
| 84 | 釙 | Po | 8.417 |
| 85 | 砈 | At | 9.5 |
| 86 | 氡 | Rn | 10.745 |
| 87 | 鍅 | Fr | 3.9 |
| 88 | 鐳 | Ra | 5.279 |
| 89 | 錒 | Ac | 5.17 |
| 90 | 釷 | Th | 6.08 |
| 91 | 鏷 | Pa | 5.89 |
| 92 | 鈾 | U | 6.194 |
| 93 | 錼 | Np | 6.266 |
| 94 | 鈽 | Pu | 6.06 |
| 95 | 鋂 | Am | 5.993 |
| 96 | 鋦 | Cm | 6.02 |
| 97 | 鉳 | Bk | 6.23 |
| 98 | 鉲 | Cf | 6.3 |
| 99 | 鑀 | Es | 6.42 |
| 100 | 鐨 | Fm | 6.5 |
| 101 | 鍆 | Md | 6.58 |
| 102 | 鍩 | No | 6.65 |
| 103 | 鐒 | Lr | — |
| 104 | 鑪 | Rf | — |
| 105 | 𨧀 | Db | — |
| 106 | 𨭎 | Sg | — |
| 107 | 𨨏 | Bh | — |
| 108 | 𨭆 | Hs | — |
| 109 | 䥑 | Mt | — |
| 110 | 鐽 | Ds | — |
| 111 | 錀 | Rg | — |
| 112 | 鎶 | Cn | — |
| 113 | 鉨 | Nh | — |
| 114 | 鈇 | Fl | — |
| 115 | 鏌 | Mc | — |
| 116 | 鉝 | Lv | — |
| 117 | 鿬 | Ts | — |
| 118 | 鿫 | Og | — |