Ορισμός και τάση της ενέργειας του ιονισμού

Η ενέργεια ιονισμού είναι η ενέργεια για να καταργήσετε ένα ηλεκτρόνιο από ένα αεριώδηςάτομο ή ιόν. Η πρώτη ή αρχική ενέργεια ιονισμού ή Ε_Εγώ ενός ατόμου ή μόριο είναι η ενέργεια που απαιτείται για την αφαίρεση ενός ΕΛΙΑ δερματος από ηλεκτρόνια από ένα γραμμομόριο απομονωμένων αερίων ατόμων ή ιόντων.

Μπορείτε να σκεφτείτε ιονισμού ως μέτρο της δυσκολίας απομάκρυνσης ηλεκτρονίων ή της ισχύος με την οποία δεσμεύεται ένα ηλεκτρόνιο. Όσο υψηλότερη είναι η ενέργεια ιονισμού, τόσο πιο δύσκολο είναι να αφαιρέσετε ένα ηλεκτρόνιο. Επομένως, η ενέργεια ιονισμού είναι δείκτης της αντιδραστικότητας. Η ενέργεια ιονισμού είναι σημαντική επειδή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει στην πρόβλεψη της αντοχής των χημικών δεσμών.

Γνωστός και ως: δυναμικό ιονισμού, IE, IP, ΔH °

Μονάδες: Η ενέργεια ιονισμού αναφέρεται σε μονάδες kilojoule ανά mole (kJ / mol) ή σε ηλεκτρόνια volv (eV).

Ιονισμός, μαζί με ατομικά και ιονική ακτίνα, ηλεκτροαρνησία, συγγένεια ηλεκτρονίων και μεταλλικότητα, ακολουθεί μια τάση στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων.

• Η ενέργεια ιονισμού γενικά αυξάνει την κίνηση από αριστερά προς τα δεξιά σε μια περίοδο στοιχείου (σειρά). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ατομική ακτίνα μειώνεται γενικά κατά τη διάρκεια μιας περιόδου, οπότε υπάρχει μια μεγαλύτερη αποτελεσματική έλξη μεταξύ των αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων και του θετικά φορτισμένου πυρήνα. Ο ιονισμός είναι στην ελάχιστη τιμή για το αλκαλικό μέταλλο στην αριστερή πλευρά του τραπεζιού και ένα μέγιστο για το ευγενές αέριο στην άκρα δεξιά της περιόδου. Το ευγενές αέριο έχει ένα γεμάτο σκουλήκι σθένους, έτσι αντέχει στην απομάκρυνση των ηλεκτρονίων.
• Ο ιονισμός μειώνεται μετακινώντας την κορυφή προς τα κάτω κάτω μια ομάδα στοιχείων (στήλη). Αυτό συμβαίνει επειδή ο κύριος κβαντικός αριθμός των εξόχως απόκεντρων ηλεκτρονίων αυξάνεται κινούμενος κάτω από μια ομάδα. Υπάρχουν περισσότερα πρωτόνια σε άτομα που κινούνται προς τα κάτω σε μια ομάδα (μεγαλύτερη θετική φόρτιση), όμως το αποτέλεσμα είναι να εισέλθουν τα κοχύλια ηλεκτρονίων, καθιστώντας τα μικρότερα και διαλέγοντας τα εξωτερικά ηλεκτρόνια από την ελκυστική δύναμη του πυρήνας. Περισσότερα κοχύλια ηλεκτρονίων προστίθενται κινούμενα προς τα κάτω σε μια ομάδα, έτσι ώστε το εξώτατο ηλεκτρόνιο να γίνεται ολοένα και πιο μακριά από τον πυρήνα.

Η ενέργεια που απαιτείται για να αφαιρέσετε το εξωτερικό ηλεκτρόνιο σθένους από ένα ουδέτερο άτομο είναι η πρώτη ενέργεια ιονισμού. Η δεύτερη ενέργεια ιονισμού είναι εκείνη που απαιτείται για την αφαίρεση του επόμενου ηλεκτρονίου και ούτω καθεξής. Η δεύτερη ενέργεια ιοντισμού είναι πάντα υψηλότερη από την πρώτη ενέργεια ιονισμού. Πάρτε, για παράδειγμα, ένα άτομο αλκαλικού μετάλλου. Η αφαίρεση του πρώτου ηλεκτρονίου είναι σχετικά εύκολη επειδή η απώλειά του δίνει στο άτομο ένα σταθερό κέλυφος ηλεκτρονίων. Η αφαίρεση του δεύτερου ηλεκτρονίου περιλαμβάνει ένα νέο κέλυφος ηλεκτρονίων το οποίο είναι πιο κοντά και στενότερα συνδεδεμένο με τον ατομικό πυρήνα.

Η πρώτη ενέργεια ιονισμού του υδρογόνου μπορεί να αναπαρασταθεί από την ακόλουθη εξίσωση:

H (σολ) → H⁺(σολ) + e^-

ΔH° = -1312,0 kJ / mol

Αν κοιτάξετε ένα γράφημα των πρώτων ενεργειών ιονισμού, είναι προφανείς δύο εξαιρέσεις από την τάση. Η πρώτη ενέργεια ιονισμού του βορίου είναι μικρότερη από εκείνη του βηρυλλίου και η πρώτη ενέργεια ιονισμού του οξυγόνου είναι μικρότερη από την ενέργεια του αζώτου.

Ο λόγος για την ασυμφωνία οφείλεται στην ηλεκτρονική διαμόρφωση αυτών των στοιχείων και στον κανόνα του Hund. Για το βηρύλλιο, το πρώτο ηλεκτρόνιο δυναμικού ιονισμού προέρχεται από το 2μικρό αλλά ο ιονισμός του βορίου περιλαμβάνει ένα 2Π ηλεκτρόνιο. Για το άζωτο και το οξυγόνο, το ηλεκτρόνιο προέρχεται από το 2Π τροχιά, αλλά η περιστροφή είναι η ίδια για όλες τις 2Π ηλεκτρόνια αζώτου, ενώ υπάρχει ένα σύνολο ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων σε ένα από τα 2Π οξυγόνου οξυγόνου.

• Η ενέργεια ιονισμού είναι η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο ή ιόν στην αέρια φάση.
• Οι πιο κοινές μονάδες ενέργειας ιονισμού είναι kilojoules ανά mole (kJ / M) ή ηλεκτρόνια βολτ (eV).
• Η ενέργεια ιονισμού παρουσιάζει περιοδικότητα στον περιοδικό πίνακα.
• Η γενική τάση είναι η ενέργεια ιονισμού να αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά κατά τη διάρκεια μιας περιόδου στοιχείων. Μετακινώντας από αριστερά προς τα δεξιά σε μια περίοδο, η ατομική ακτίνα μειώνεται, έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια να προσελκύονται περισσότερο από τον (πιο κοντά) πυρήνα.
• Η γενική τάση είναι για την ενέργεια ιονισμού να μειωθεί η μετακίνηση από πάνω προς τα κάτω σε μια περιοδική ομάδα πίνακα. Μετακινώντας μια ομάδα, προστίθεται ένα κέλυφος σθένους. Τα εξώτατα ηλεκτρόνια βρίσκονται πιο μακριά από τον θετικά φορτισμένο πυρήνα, έτσι ώστε να είναι ευκολότερο να αφαιρεθούν.

• ΦΑ. Ο Albert Cotton και ο Geoffrey Wilkinson, Σύνθετη Ανόργανη Χημεία (5η έκδοση, John Wiley 1988) ρ.1381.
• Lang, Peter F.; Smith, Barry C. "Ιονιστικές Ενέργειες Ατομικών και Ατομικών Ιόντων". Jτης Χημικής Εκπαίδευσης. 80 (8).