Йонизационната енергия е важно понятие както в химията, така и във физиката, но е предизвикателство за разбиране. Значението засяга някои от детайлите на структурата на атомите и по-специално колко силно електроните са свързани с централното ядро в различни елементи. Накратко, йонизационната енергия измерва колко енергия е необходима, за да се отстрани електрон от атома и да се превърне в йон, който е атом с нетен заряд.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Йонизационната енергия измерва количеството енергия, необходимо за отстраняване на електрон от орбитата му около атом. Енергията, необходима за отстраняване на най-слабо свързания електрон, е първата йонизационна енергия. Енергията, необходима за отстраняване на следващия най-слабо свързан електрон, е втората йонизационна енергия и т.н.
Като цяло, йонизационната енергия се увеличава, докато се движите по периодичната таблица отляво надясно или отдолу нагоре. Въпреки това, специфичните енергии могат да се различават, така че трябва да търсите енергията на йонизация за всеки конкретен елемент.
Какво представлява йонизационната енергия?
Електроните заемат специфични „орбитали“ около централното ядро във всеки атом. Можете да мислите за тях като за орбити по начин, подобен на това как планетите обикалят около Слънцето. В атома отрицателно заредените електрони се привличат към положително заредените протони. Това привличане поддържа атома заедно.
Нещо трябва да преодолее енергията на привличане, за да премахне електрон от орбитата си. Йонизационната енергия е терминът за количеството енергия, необходимо за пълно отстраняване на електрона от атома и привличането му към протоните в ядрото. Технически има много различни енергии на йонизация за елементи, по-тежки от водорода. Енергията, необходима за отстраняване на най-слабо привлечения електрон, е първата йонизационна енергия. Енергията, необходима за отстраняване на следващия най-слабо привлечен електрон, е втората йонизационна енергия и т.н.
Йонизационните енергии се измерват в kJ / mol (килоджаули на мол) или eV (електрон-волта), с първите предпочитат в химията, а вторите предпочитат при работа с единични атоми в физика.
Фактори, влияещи върху йонизационната енергия
Йонизационната енергия зависи от няколко различни фактора. Като цяло, когато в ядрото има повече протони, енергията на йонизация се увеличава. Това има смисъл, защото с повече протони, привличащи електроните, енергията, необходима за преодоляване на привличането, става по-голяма. Другият фактор е дали обвивката с най-отдалечените електрони е напълно заета с електрони. Пълната обвивка - например обвивката, която съдържа и двата електрона в хелий - е по-трудна за отстраняване на електрони от частично напълнената обвивка, тъй като разположението е по-стабилно. Ако има пълна обвивка с един електрон във външна обвивка, електроните в пълната обвивка "екранират" електрона в външната обвивка от част от атрактивната сила от ядрото и така електронът във външната обвивка отнема по-малко енергия Премахване.
Йонизационна енергия и периодичната система
Периодичната таблица подрежда елементите чрез увеличаване на атомния номер и нейната структура има тясна връзка с черупките и орбиталите, които електроните заемат. Това осигурява лесен начин да се предскаже кои елементи имат по-високи енергии на йонизация от другите елементи. Като цяло, йонизационната енергия се увеличава, когато се движите отляво надясно в периодичната таблица, тъй като броят на протоните в ядрото се увеличава. Йонизационната енергия също се увеличава, когато се движите от долния към горния ред на таблицата, тъй като елементите на долните редове имат повече електрони, предпазващи външните електрони от централния заряд в ядро. Има някои отклонения от това правило, така че най-добрият начин за намиране на йонизационната енергия на атома е да се търси в таблица.
Крайните продукти на йонизацията: Йони
Йонът е атом, който има нетен заряд, тъй като балансът между броя на протоните и електроните е нарушен. Когато елементът се йонизира, броят на електроните намалява, така че той остава с излишък от протони и нетен положителен заряд. Положително заредените йони се наричат катиони. Трапезната сол (натриев хлорид) е йонно съединение, което включва катионната версия на натриевия атом, който е отстранил електрон чрез процес, който придава йонизационната енергия. Въпреки че не са създадени от един и същ тип йонизация, тъй като получават допълнителен електрон, отрицателно заредените йони се наричат аниони.