Question

物理化学问题：电离能与原子最低能级能量是相等的吗？

以氢原子为例：E1=-13.6eV，第一电离能1312.0kJ/mol，换算后二者近似相等，那么二者是一回事吗？电离能测量要求“气态”，氢原子最低能级的13.6eV要求“气态”吗？原子的状态对核物理电子能量的计算有影响吗？我们通常说的13.6eV是什么状态下的值？
那么推广到其它的元素呢？化学中的第一电离能等于物理中对应原子最高能级中电子的能量吗？
我自己也有点混乱，学识疏浅，没能表述清楚，海涵，请高手指点！分数可追加

Answer 1

系统回答下你的问题：
1.量子力学告诉我们，原子中的电子有许多个不同能级，把能量最低的能级叫做基态，因为原子中的电子在这个能级上的能量最低，最稳定，几率最大。历史上为了标明各个能级的数值，选取真空或无限远处为能量零点。原子内的电子要获得一定的激发能量才能达到能量零点，于是原子能级全都是负值。
2.气态电中性基态原子失去一个电子，转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫第一电离能。三点很重要，气态，电中性，原子基态。
3.原子的基态能量量度都是以气态为准，因为其他任何的状态的物质中的原子，都不是孤立的，这时候讨论一个孤立原子的基态能量已经失去意义了，这里只有体系的基态或是一个原子在该体系状态下的基态能量。
4.对于一般情况下的元素（除H外），第一电离能等于1mol气态状态下的原子最高能级中的电子能量。根据量子力学中Pauli不相容原理，原子中的电子不能全部排在基态，（可以想象原子轨道是一个个座位，而电子是一个个小人，座位是有限的）电子在原子中的排列总是先填满内层能量低的能级，再去填外层能量高的能级。所以基态原子中，大部分电子其实都不在最低能级上。这样，在电离过程中，一定是最外层电子最先电离，也就是原子最高能级的能量。那么在气态状态下，电中性的基态原子电离成为基态正离子的能量就是1mol原子最高能级中的电子能量。
5.对于氢原子来说，他很特殊，因他只有一个电子，氢原子的基态就是原子最低能级的态。于是第一电离能就和原子最低能级一样了。

Answer 2

电离能是每mol氢原子电离所需要的能量，每个氢原子电离需要13.6ev的能量，换算后当然近似相等，我没有具体计算，但是电离能应该稍大于13.6ev*阿伏伽德罗常数，这是因为电离能通常是实验得到，可能会有其他的能量吸收造成的误差，比如温度升高，这就是为什么电离能的测量要求气态，这是因为电离过程中需要排除氢状态改变吸收能量造成的误差。
至于问题“原子的状态对核物理电子能量的计算有影响吗？我们通常说的13.6eV是什么状态下的值？”，首先要指出问题的提出并不明确，-13.6ev是氢原子基态能量，这是原子的状态，“原子的状态”这个词汇指的就是原子的核外电子的状态，对于氢原子只有一个电子是指它是处于基态还是激发态，对于多电子原子，指的是它的电子组态，也就是核外电子的排布。而“核物理电子能量”这个词我并不知道你具体指的是什么。
气态电中性基态原子失去一个电子，转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫第一电离能。这是第一电离能的概念。按照这一概念来说，对于多电子原子，第一电离能应该是核外能量最高的电子电离所需要的能量，需要注意的是，量子力学中对于原子能级零点的选取是无穷远电子（即电离电子）的能量是零，所以处于原子核束缚之下的电子能级都为负数。因此对应的不是最高能级中电子能量，而是最高能级电子能量的大小 。

Answer 3

原子核内部，原子内部，原子外部，这三个概念要搞清楚。原子核内部的变化为核反应，与其他两层次无关。原子内部（原子核，电子）的情况和电离能有关，但是和物质的状态无关。原子本身的动能（表现在原子外部），决定了温度，和状态（是否气态），但是这和原子内部的电子的势能没有关系吧。唯一有点关系的，我觉得是电离以后的物质，一般都具有很高的能量，很高的温度，这一点与物质的气态有较多的相似性。

Answer 4

不相等