Ionisointienergian määritelmä ja suuntaus

Ionisointienergia on energia vaaditaan poistamaan elektroni alkaen a kaasumainenatomi tai ioni. Ensimmäinen tai alkuperäinen ionisaatioenergia tai E_minä atomin tai molekyyli on sen poistamiseen tarvittava energia mooli elektronien erotettujen kaasumaisten atomien tai ionien moolia.

Saatat ajatella ionisaatioenergia mittana elektronin poistamisen vaikeudesta tai lujuudesta, jolla elektroni on sitoutunut. Mitä korkeampi ionisaatioenergia, sitä vaikeampaa on elektronin poistaminen. Siksi ionisaatioenergia on reaktiivisuuden indikaattori. Ionisointienergia on tärkeä, koska sitä voidaan käyttää kemiallisten sidosten lujuuden ennustamiseen.

Tunnetaan myös: ionisaatiopotentiaali, IE, IP, ΔH °

yksiköt: Ionisaatioenergia ilmoitetaan kilojouleina yksikköinä moolia kohti (kJ / mol) tai elektronivolteina (eV).

Ionisointi yhdessä atomin ja ionisäde, elektronegatiivisuus, elektroniaffiniteetti ja metallisuus, seuraavat suuntausta elementtien jaksollisessa taulukossa.

• Ionisointienergia lisääntyy yleensä siirtyessä vasemmalta oikealle elementtijakson (rivin) läpi. Tämä johtuu siitä, että atomisäde yleensä pienenee liikkumassa ajanjaksolla, joten negatiivisesti varautuneiden elektronien ja positiivisesti varautuneen ytimen välillä on suurempi tehokas vetovoima. Ionisaatio on minimiarvossaan alkalimetallin kohdalla pöydän vasemmalla puolella ja korkeintaan jalokaasun ajanjakson oikeassa reunassa. Jalokaasulla on täytetty valenssikuori, joten se vastustaa elektronien poistoa.
• Ionisaatio vähenee siirtyessä ylhäältä alas alaryhmä (sarake). Tämä johtuu siitä, että syrjäisimmän elektronin pääkvanttiluku kasvaa liikkuessa alas ryhmästä. Ryhmässä alaspäin liikkuvissa atomeissa on enemmän protoneja (suurempi positiivinen varaus), mutta vaikutuksena on vetää sisään elektronikuoret, tekemällä niistä pienempiä ja seulomalla ulkoiset elektronit elektrodin houkuttelevasta voimasta ydin. Lisää elektronikuoria lisätään liikkuvat ryhmästä alaspäin, joten uloimmasta elektronista tulee yhä kauempana ytimestä.

Äärimmäisen poistamiseksi tarvittava energia valenssielektroni neutraalista atomista on ensimmäinen ionisaatioenergia. Toinen ionisaatioenergia on se, joka vaaditaan seuraavan elektronin poistamiseen ja niin edelleen. Toinen ionisaatioenergia on aina suurempi kuin ensimmäinen ionisaatioenergia. Otetaan esimerkiksi alkalimetalliatomi. Ensimmäisen elektronin poistaminen on suhteellisen helppoa, koska sen häviäminen antaa atomille vakaan elektronikuoren. Toisen elektronin poistamiseen liittyy uusi elektronikuori, joka on lähempänä ja tiiviimmin sidottu atomiytimeen.

Vedyn ensimmäistä ionisaatioenergiaa voidaan edustaa seuraavalla yhtälöllä:

H (g) → H⁺(g) + e^-

ΔH° = -1312,0 kJ / mol

Jos tarkastellaan kaavaa ensimmäisistä ionisaatioenergioista, kaksi poikkeusta trendistä ilmenee helposti. Boorin ensimmäinen ionisaatioenergia on pienempi kuin berylliumin ja hapen ensimmäinen ionisaatioenergia on pienempi kuin typen.

Syy eroavuuteen johtuu näiden elementtien elektronimäärityksistä ja Hundin säännöstä. Berylliumille ensimmäinen ionisaatiopotentiaalielektroni tulee 2: stas kiertorata, vaikka boorin ionisaatioon liittyy 2p elektroni. Sekä typen että hapen elektroni tulee 2: stap kiertoradalla, mutta spin on sama kaikille 2p typpielektroneja, kun taas yhdessä kahdesta 2 on joukko paria elektroniap happea kiertoradat.

• Ionisointienergia on vähimmäisenergia, joka tarvitaan elektronin poistamiseksi atomista tai ionista kaasufaasissa.
• Yleisimmät ionisaatioenergian yksiköt ovat kilojouleja moolia kohti (kJ / M) tai elektronivoltteina (eV).
• Ionisointienergia osoittaa jaksollisuutta jaksotaulukossa.
• Yleinen suuntaus on, että ionisaatioenergia kasvaa liikkumisen vasemmalta oikealle elementtijakson aikana. Liikkuessa vasemmalta oikealle jakson aikana, atomien säde pienenee, joten elektroneja vetoaa enemmän (lähempään) ytimeen.
• Yleinen suuntaus on, että ionisaatioenergia vähenee siirtyessä ylhäältä alas jaksollisen taulukoryhmän välillä. Ryhmää liikuttaessa lisätään valenssikuori. Äärimmäiset elektronit ovat edelleen positiivisesti varautuneesta ytimestä, joten niitä on helpompi poistaa.

• F. Albert Cotton ja Geoffrey Wilkinson, Kehittynyt epäorgaaninen kemia (5. painos, John Wiley 1988) s. 1381.
• Lang, Peter F.; Smith, Barry C. "Atomien ja atomien ionisaatioenergiat". Jkemiallisen koulutuksen pääaineemme. 80 (8).