第一电离能最大的元素是氦(He)。
第一电离能是指从原子中移除最外层电子所需的能量。在元素周期表中,第一电离能随着原子序数的增加而一般呈增加趋势,但并非完全遵循这一规律。氦(He)的第一电离能是所有元素中最大的,达到了24.5874电子伏特(eV)。这是因为氦原子只有一个电子,并且这个电子处于最外层的2s轨道上,这个轨道是完全充满的,具有非常稳定的电子排布。
稳定的电子排布使得氦原子中的电子受到核的强烈吸引,因此需要更多的能量才能将其移除。相比之下,尽管锂(Li)的原子序数比氦小,但由于其电子排布不是完全充满的状态,其第一电离能只有5.3917 eV,远低于氦。
此外,第一电离能的数值还受到电子间的相互作用、原子半径和核电荷的影响。在周期表中,同一周期的元素从左到右,随着原子序数的增加,核电荷增加,电子层数不变,电子云被更紧密地吸引到原子核附近,导致第一电离能逐渐增加。但是,当电子达到某一稳定排布(如充满的s轨道或p轨道)时,第一电离能会出现异常的增大,这就是为什么氦的第一电离能会超过其相邻的锂元素。
1. 第一电离能的数据可以通过实验方法测量,也可以通过量子力学计算得到。
2. 除了氦之外,其他具有特别高的第一电离能的元素包括氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe),这些元素的第一电离能也相对较高,但都没有氦那么高。
3. 在周期表中,第一电离能的规律性受到某些元素的特例影响,如氧(O)和氮(N)的电子排布使得它们的第一电离能低于相邻的元素。