Definicja i trend energii jonizacji

Energia jonizacji jest energia wymagane do usunięcia elektron od gazowyatom lub jon. Pierwsza lub początkowa energia jonizacji lub E_ja atomu lub cząsteczka to energia potrzebna do jej usunięcia kret elektronów z jednego mola izolowanych atomów gazowych lub jonów.

Możesz pomyśleć energia jonizacji jako miara trudności w usunięciu elektronu lub siły, z jaką elektron jest związany. Im wyższa energia jonizacji, tym trudniej jest usunąć elektron. Dlatego energia jonizacji jest wskaźnikiem reaktywności. Energia jonizacji jest ważna, ponieważ można ją wykorzystać do przewidywania siły wiązań chemicznych.

Znany również jako: potencjał jonizacji, IE, IP, HH °

Jednostki: Energia jonizacji jest podawana w jednostkach kilodżuli na mol (kJ / mol) lub woltach elektronów (eV).

Jonizacja wraz z atomowym i promień jonowyelektroujemność, powinowactwo elektronowe i metaliczność podążają za trendem na układzie okresowym pierwiastków.

• Energia jonizacji ogólnie wzrasta, przesuwając się od lewej do prawej w okresie elementu (rzędu). Wynika to z tego, że promień atomowy ogólnie zmniejsza się w ruchu w pewnym okresie, więc istnieje większe skuteczne przyciąganie między ujemnie naładowanymi elektronami i dodatnio naładowanym jądrem. Jonizacja ma minimalną wartość dla metalu alkalicznego po lewej stronie stołu i maksimum dla gazu szlachetnego po prawej stronie okresu. Gaz szlachetny ma wypełnioną powłokę walencyjną, więc jest odporny na usuwanie elektronów.
  instagram viewer
• Jonizacja zmniejsza przesuwanie się od góry do dołu w dół grupy elementów (kolumny). Wynika to z faktu, że główna liczba kwantowa najbardziej oddalonego elektronu zwiększa się w dół grupy. W atomach jest więcej protonów poruszających się w dół grupy (większy ładunek dodatni), ale efektem jest przyciągnięcie powłoki elektronów, zmniejszając je i osłaniając elektrony zewnętrzne od siły przyciągania jądro. Dodaje się więcej powłok elektronowych, przesuwając się w dół grupy, więc najbardziej zewnętrzny elektron staje się coraz bardziej oddalony od jądra.

Energia potrzebna do usunięcia najbardziej zewnętrznego elektron walencyjny z neutralnego atomu jest pierwszą energią jonizacji. Druga energia jonizacji jest potrzebna do usunięcia następnego elektronu i tak dalej. Druga energia jonizacji jest zawsze wyższa niż pierwsza energia jonizacji. Weźmy na przykład atom metalu alkalicznego. Usunięcie pierwszego elektronu jest stosunkowo łatwe, ponieważ jego utrata daje atomowi stabilną powłokę elektronową. Usunięcie drugiego elektronu wymaga nowej powłoki elektronowej, która jest bliżej i ściślej związana z jądrem atomowym.

Pierwszą energię jonizacji wodoru można przedstawić za pomocą następującego równania:

H (sol) → H⁺(sol) + e^-

ΔH.° = -1312,0 kJ / mol

Jeśli spojrzysz na wykres pierwszych energii jonizacji, dwa wyjątki od trendu są wyraźnie widoczne. Pierwsza energia jonizacji boru jest mniejsza niż berylu, a pierwsza energia jonizacji tlenu jest mniejsza niż azotu.

Przyczyną rozbieżności jest konfiguracja elektronowa tych pierwiastków i reguła Hunda. W przypadku berylu pierwszy potencjał jonizacji elektronu pochodzi z 2s orbital, chociaż jonizacja boru wymaga 2p elektron. Zarówno dla azotu, jak i tlenu, elektron pochodzi z 2p orbital, ale spin jest taki sam dla wszystkich 2p elektrony azotu, podczas gdy w jednym z 2 znajduje się zestaw sparowanych elektronówp orbitale tlenowe.

• Energia jonizacji to minimalna energia wymagana do usunięcia elektronu z atomu lub jonu w fazie gazowej.
• Najczęstszymi jednostkami energii jonizacji są kilodżule na mol (kJ / M) lub wolty elektronowe (eV).
• Energia jonizacji wykazuje okresowość na układzie okresowym.
• Ogólnym trendem jest wzrost energii jonizacji w ruchu od lewej do prawej w okresie pierwiastków. Przesuwając się od lewej do prawej przez okres, promień atomowy zmniejsza się, więc elektrony są bardziej przyciągane do (bliższego) jądra.
• Ogólna tendencja polega na tym, że energia jonizacji maleje, przechodząc od góry do dołu w dół grupy okresowej. Przechodząc w dół grupy, dodawana jest powłoka walencyjna. Najbardziej oddalone elektrony znajdują się dalej od jądra naładowanego dodatnio, więc łatwiej je usunąć.

• FA. Albert Cotton i Geoffrey Wilkinson, Zaawansowana chemia nieorganiczna (Wydanie 5, John Wiley 1988) str. 1331.
• Lang, Peter F.; Smith, Barry C. "Energie jonizacji atomów i jonów atomowych". jotnasza edukacja chemiczna. 80 (8).