Jonizācijas enerģijas definīcija un tendences
Ķīmijas glosārijs Jonizācijas enerģijas definīcija
GIPhotoStock/Getty Images
Jonizācijas enerģija ir enerģiju nepieciešams, lai noņemtu elektrons no a gāzveida atoms vai jonu . Pirmā jeb sākotnējā jonizācijas enerģija jeb Eiatoma vai molekula ir enerģija, kas nepieciešama, lai to noņemtu kurmis elektroni no viena mola izolētu gāzveida atomu vai jonu.
Jūs varat padomāt jonizācijas enerģija kā elektronu atdalīšanas grūtību vai elektrona piesaistes stipruma mērauklu. Jo lielāka ir jonizācijas enerģija, jo grūtāk ir noņemt elektronu. Tāpēc jonizācijas enerģija ir reaktivitātes rādītājs. Jonizācijas enerģija ir svarīga, jo to var izmantot, lai palīdzētu prognozēt ķīmisko saišu stiprumu.
Zināms arī kā: jonizācijas potenciāls, IE, IP, ΔH°
Vienības : Jonizācijas enerģija ir norādīta kilodžoulos uz molu (kJ/mol) vai elektronvoltos (eV).
Jonizācijas enerģijas tendence periodiskajā tabulā
Jonizācija, kopā ar atomu un jonu rādiuss , elektronegativitāte, elektronu afinitāte un metāliskums, seko tendencei elementu periodiskajā tabulā.
- Jonizācijas enerģija parasti palielinās, virzoties no kreisās puses uz labo elementa periodā (rindā). Tas ir tāpēc, ka atoma rādiuss parasti samazinās, pārvietojoties periodā, tāpēc starp negatīvi lādētiem elektroniem un pozitīvi lādētu kodolu ir lielāka efektīva pievilcība. Jonizācija ir minimālā vērtība sārmu metālam tabulas kreisajā pusē un maksimālā cēlgāzei perioda labajā pusē. Cēlgāzei ir piepildīts valences apvalks, tāpēc tā ir pretojas elektronu noņemšanai.
- Jonizācija samazinās, pārvietojoties no augšas uz leju pa elementu grupu (kolonnu). Tas ir tāpēc, ka attālākā elektrona galvenais kvantu skaitlis palielinās, virzoties uz leju grupā. Atomos ir vairāk protonu, kas virzās uz leju pa grupu (lielāks pozitīvais lādiņš), tomēr efekts ir elektronu apvalku ievilkšana, padarot tos mazākus un atņemot ārējos elektronus no kodola pievilcīgā spēka. Tiek pievienoti vairāk elektronu apvalku, kas virzās uz leju pa grupu, tāpēc attālākais elektrons arvien vairāk attālinās no kodola.
Pirmā, otrā un nākamās jonizācijas enerģijas
Enerģija, kas nepieciešama, lai noņemtu visattālāko valences elektrons no neitrāla atoma ir pirmā jonizācijas enerģija. Otrā jonizācijas enerģija ir tā, kas nepieciešama nākamā elektrona noņemšanai utt. Otrā jonizācijas enerģija vienmēr ir augstāka par pirmo jonizācijas enerģiju. Ņemiet, piemēram, sārmu metālu atomu. Pirmā elektrona noņemšana ir salīdzinoši vienkārša, jo tā zudums dod atomam stabilu elektronu apvalku. Otrā elektrona noņemšana ietver jaunu elektronu apvalku, kas ir tuvāk un ciešāk saistīts ar atoma kodolu.
Pirmo ūdeņraža jonizācijas enerģiju var attēlot ar šādu vienādojumu:
H( g ) → H+( g ) + un-
D H ° = -1312,0 kJ/mol
Jonizācijas enerģijas tendences izņēmumi
Ja paskatās uz pirmo jonizācijas enerģiju diagrammu, divi šīs tendences izņēmumi ir skaidri redzami. Bora pirmā jonizācijas enerģija ir mazāka nekā berilija, un pirmā skābekļa jonizācijas enerģija ir mazāka nekā slāpekļa enerģija.
Neatbilstības iemesls ir šo elementu elektronu konfigurācija un Hunda likums. Berilija gadījumā pirmais jonizācijas potenciāla elektrons nāk no 2 s orbitāla, lai gan bora jonizācija ietver 2 lpp elektrons. Gan slāpeklim, gan skābeklim elektrons nāk no 2 lpp orbitāle, bet griešanās ir vienāda visiem 2 lpp slāpekļa elektroni, kamēr vienā no 2 ir pārī savienotu elektronu kopa lpp skābekļa orbitāles.
Galvenie punkti
- Jonizācijas enerģija ir minimālā enerģija, kas nepieciešama elektrona noņemšanai no atoma vai jona gāzes fāzē.
- Visizplatītākās jonizācijas enerģijas vienības ir kilodžouli uz molu (kJ/M) vai elektronvolti (eV).
- Jonizācijas enerģija periodiskajā tabulā parāda periodiskumu.
- Vispārējā tendence ir tāda, ka jonizācijas enerģija palielinās, pārvietojoties no kreisās puses uz labo elementa periodā. Periodā virzoties pa kreisi uz labo, atomu rādiuss samazinās, tāpēc elektroni vairāk tiek piesaistīti (tuvākajam) kodolam.
- Vispārējā tendence ir tāda, ka jonizācijas enerģija samazinās, virzoties no augšas uz leju periodiskās tabulas grupā. Pārvietojoties pa grupu uz leju, tiek pievienots valences apvalks. Attālākie elektroni atrodas tālāk no pozitīvi lādētā kodola, tāpēc tos ir vieglāk noņemt.
Atsauces
- F. Alberts Kotons un Džefrijs Vilkinsons, Uzlabotā neorganiskā ķīmija (5. izd., John Wiley 1988) 1381. lpp.
- Lenga, Pīters F.; Smits, Berijs C.' Atomu un atomu jonu jonizācijas enerģijas '. Dž Ķīmiskās izglītības žurnāls . 80 (8).