Definicja i trend energii jonizacji
Słownik chemiczny Definicja energii jonizacji
GIPhotoStock/Getty Images
Energia jonizacji jest energia wymagane do usunięcia elektron od gazowy atom lub jon . Pierwsza lub początkowa energia jonizacji lub Eiatomu lub cząsteczka jest energia potrzebna do usunięcia jednego? kret elektronów z jednego mola izolowanych atomów lub jonów gazowych.
Możesz pomyśleć o energia jonizacji jako miara trudności w usunięciu elektronu lub siły, z jaką elektron jest związany. Im wyższa energia jonizacji, tym trudniej usunąć elektron. Dlatego energia jonizacji jest wskaźnikiem reaktywności. Energia jonizacji jest ważna, ponieważ może być wykorzystana do przewidywania siły wiązań chemicznych.
Znany również jako: potencjał jonizacyjny, IE, IP, ΔH°
Jednostki : Energia jonizacji jest podawana w kilodżulach na mol (kJ/mol) lub elektronowoltach (eV).
Trend energii jonizacji w układzie okresowym
Jonizacja wraz z atomowym i promień jonowy , elektroujemność, powinowactwo elektronowe i metaliczność, podążają za trendem w układzie okresowym pierwiastków.
- Energia jonizacji generalnie wzrasta, przesuwając się od lewej do prawej w okresie elementu (wiersz). Dzieje się tak, ponieważ promień atomu generalnie zmniejsza się w miarę upływu okresu, więc istnieje większe efektywne przyciąganie między ujemnie naładowanymi elektronami a dodatnio naładowanym jądrem. Jonizacja ma wartość minimalną dla metalu alkalicznego po lewej stronie tabeli i maksymalną dla gazu szlachetnego po prawej stronie okresu. Gaz szlachetny ma wypełnioną powłokę walencyjną, dzięki czemu jest odporny na usuwanie elektronów.
- Jonizacja zmniejsza przesuwanie się od góry do dołu grupy elementów (kolumny). Dzieje się tak, ponieważ główna liczba kwantowa najbardziej zewnętrznego elektronu wzrasta w dół grupy. W atomach przemieszczających się w dół grupy jest więcej protonów (większy ładunek dodatni), ale efektem jest przyciąganie powłok elektronowych, zmniejszanie ich rozmiarów i ekranowanie zewnętrznych elektronów przed siłą przyciągania jądra. Więcej powłok elektronowych jest dodawanych, przesuwając się w dół grupy, więc najbardziej zewnętrzny elektron staje się coraz bardziej oddalony od jądra.
Pierwsza, druga i kolejne energie jonizacji
Energia potrzebna do usunięcia najbardziej zewnętrznego elektron walencyjny z neutralnego atomu to pierwsza energia 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 pociąga za sobą nową powłokę elektronową, która jest bliżej i ściślej związana z jądrem atomowym.
Pierwszą energię jonizacji wodoru można przedstawić wzorem:
H( g ) → H+( g ) + i-
D H ° = -1312,0 kJ/mol
Wyjątki od trendu energii jonizacji
Jeśli spojrzysz na wykres energii pierwszej jonizacji, łatwo widać dwa wyjątki od tego trendu. Pierwsza energia jonizacji boru jest mniejsza niż berylu, a pierwsza energia jonizacji tlenu jest mniejsza niż azotu.
Powodem rozbieżności jest konfiguracja elektronowa tych pierwiastków oraz zasada Hunda. W przypadku berylu pierwszy elektron o potencjale jonizacyjnym pochodzi z 2 s orbitalny, chociaż jonizacja boru obejmuje 2 p elektron. W przypadku azotu i tlenu elektron pochodzi z 2 p orbitalny, ale spin jest taki sam dla wszystkich 2 p elektronów azotu, podczas gdy w jednym z 2 . znajduje się zestaw sparowanych elektronów p orbitale tlenowe.
Kluczowe punkty
- 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 elektronowolt (eV).
- Energia jonizacji wykazuje okresowość w układzie okresowym.
- Ogólny trend jest taki, że energia jonizacji wzrasta, przesuwając się od lewej do prawej w okresie pierwiastków. Przesuwając się od lewej do prawej przez okres, promień atomowy maleje, więc elektrony są bardziej przyciągane do (bliższego) jądra.
- Ogólny trend jest taki, że energia jonizacji spada, przechodząc od góry do dołu w grupie układu okresowego. Przesuwając się w dół grupy, dodawana jest powłoka walencyjna. Najbardziej zewnętrzne elektrony znajdują się dalej od naładowanego dodatnio jądra, dzięki czemu można je łatwiej usunąć.
Bibliografia
- F. Alberta Cottona i Geoffreya Wilkinsona, Zaawansowana chemia nieorganiczna (wyd. 5, John Wiley 1988) str. 1381.
- Lang, Peter F.; Smith, Barry C. ' Energie jonizacji atomów i jonów atomowych „. J czasopismo Edukacji Chemicznej . 80 (8).