電離能

把一個電子從原子上剝下來有多難？電離能就是答案，以能量來表述：從一個氣態原子中移走一個電子、把它變成正離子所需的能量。想像把一塊磁鐵從冰箱上摳下來——有的輕輕一撥就掉，有的得真用勁拉。第一電離能是移走第一個（最鬆的）電子的代價；第二電離能從所得的離子上再移走一個，依此類推。

有兩條主導規律，都直接來自有效核電荷和原子大小。沿一個週期，電離能上升：外層電子待在同一層裡，而 Zeff 攀升，於是它們被抓得更緊、移走更費力。沿一族向下，電離能下降：最外層電子待在越來越大、屏蔽越多的電子層裡，離核更遠，更容易被拉走。還有些小卻有意味的曲折——鈹到硼會下凹（硼那個孤立的 2p 電子比鈹成對的 2s 電子能量更高、更易移走），氮到氧也下凹（氧第一個成對的 2p 電子受到額外排斥）。逐級電離能總是上升，當你開始侵入稀有氣體核心時會有一個巨大的跳躍。

電離能是電子結構最直接的實驗指紋之一，也支撐著描述性化學。正是低電離能讓鹼金屬和鹼土金屬如此輕易地形成陽離子、表現為活潑金屬；高電離能則讓非金屬緊抓自己的電子、讓稀有氣體如此不活潑。逐級電離能之間的大跳躍揭示了元素偏好的氧化態——鎂很容易失去兩個電子，卻抗拒失去第三個，因為第三個得從它緊抓的氖核心裡取出。