ماذا تقيس طاقة التأين؟

تعتبر طاقة التأين مفهومًا مهمًا في كل من الكيمياء والفيزياء ، ولكن من الصعب فهمها. يتطرق المعنى إلى بعض تفاصيل بنية الذرات وعلى وجه الخصوص مدى قوة ارتباط الإلكترونات بالنواة المركزية في العناصر المختلفة. باختصار ، تقيس طاقة التأين مقدار الطاقة المطلوبة لإزالة الإلكترون من الذرة وتحويله إلى أيون ، وهو ذرة ذات شحنة صافية.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

تقيس طاقة التأين كمية الطاقة المطلوبة لإزالة الإلكترون من مداره حول الذرة. الطاقة اللازمة لإزالة الإلكترون الأكثر ضعفًا هي طاقة التأين الأولى. الطاقة اللازمة لإزالة الإلكترون التالي الأكثر ضعفًا هي طاقة التأين الثانية وما إلى ذلك.

بشكل عام ، تزداد طاقة التأين كلما تحركت عبر الجدول الدوري من اليسار إلى اليمين أو من أسفل إلى أعلى. ومع ذلك ، قد تختلف طاقات معينة ، لذلك يجب أن تبحث عن طاقة التأين لأي عنصر محدد.

تحتل الإلكترونات "مدارات" محددة حول النواة المركزية في أي ذرة. يمكنك التفكير في هذه على أنها مدارات بطريقة مشابهة لكيفية دوران الكواكب حول الشمس. في الذرة ، تنجذب الإلكترونات سالبة الشحنة إلى البروتونات موجبة الشحنة. هذا الجذب يبقي الذرة متماسكة.

يجب أن يتغلب شيء ما على طاقة الجذب لإزالة الإلكترون من مداره. طاقة التأين هي المصطلح الذي يشير إلى كمية الطاقة اللازمة لإزالة الإلكترون تمامًا من الذرة وجاذبيته إلى البروتونات في النواة. من الناحية الفنية ، هناك العديد من طاقات التأين المختلفة للعناصر الأثقل من الهيدروجين. الطاقة المطلوبة لإزالة الإلكترون الأكثر ضعفاً هي طاقة التأين الأولى. الطاقة المطلوبة لإزالة الإلكترون التالي الأكثر جذبًا ضعيفًا هي طاقة التأين الثانية وما إلى ذلك.

تُقاس طاقات التأين إما بالكيلوجول / مول (كيلوجول لكل مول) أو بالإلكترون فولت (إلكترون فولت) ، باستخدام يفضل الأول في الكيمياء ، ويفضل الأخير عند التعامل مع ذرات مفردة في الفيزياء.

تعتمد طاقة التأين على عدة عوامل مختلفة. بشكل عام ، عندما يكون هناك المزيد من البروتونات في النواة ، تزداد طاقة التأين. هذا منطقي لأنه مع زيادة عدد البروتونات التي تجذب الإلكترونات ، تزداد الطاقة المطلوبة للتغلب على الجاذبية. العامل الآخر هو ما إذا كانت الغلاف الذي يحتوي على الإلكترونات الخارجية مشغولة بالكامل بالإلكترونات. الغلاف الكامل - على سبيل المثال ، الغلاف الذي يحتوي على كلا الإلكترونين في الهيليوم - يصعب إزالته من الإلكترونات من الغلاف المملوء جزئيًا لأن التصميم أكثر استقرارًا. إذا كان هناك غلاف كامل به إلكترون واحد في غلاف خارجي ، فإن الإلكترونات الموجودة في الغلاف الكامل "تحمي" الإلكترون في الغلاف الخارجي من بعض القوة الجاذبة من النواة ، وبالتالي فإن الإلكترون في الغلاف الخارجي يأخذ طاقة أقل إزالة.

يرتب الجدول الدوري العناصر عن طريق زيادة العدد الذري ، ويرتبط هيكله ارتباطًا وثيقًا بالأصداف والمدارات التي تحتلها الإلكترونات. يوفر هذا طريقة سهلة للتنبؤ بالعناصر التي لها طاقات تأين أعلى من العناصر الأخرى. بشكل عام ، تزداد طاقة التأين كلما تحركت من اليسار إلى اليمين عبر الجدول الدوري لأن عدد البروتونات في النواة يزداد. تزداد طاقة التأين أيضًا عندما تنتقل من الصف السفلي إلى الصف العلوي من الجدول ، لأن تحتوي العناصر الموجودة في الصفوف السفلية على عدد أكبر من الإلكترونات التي تحمي الإلكترونات الخارجية من الشحنة المركزية في نواة. ومع ذلك ، هناك بعض الانحرافات عن هذه القاعدة ، لذا فإن أفضل طريقة للعثور على طاقة التأين للذرة هي البحث عنها في جدول.

الأيون ذرة لها شحنة صافية لأن التوازن بين عدد البروتونات والإلكترونات قد انكسر. عندما يتأين عنصر ما ، يتناقص عدد الإلكترونات ، لذلك يتبقى مع فائض من البروتونات وشحنة موجبة صافية. تسمى الأيونات الموجبة الشحنة الكاتيونات. ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) مركب أيوني يتضمن النسخة الموجبة لذرة الصوديوم ، والتي تمت إزالة الإلكترون من خلال عملية تنقل طاقة التأين. على الرغم من أنها لا تنشأ من نفس النوع من التأين لأنها تكتسب إلكترونًا إضافيًا ، فإن الأيونات السالبة الشحنة تسمى الأنيونات.