Ionizační energie je důležitým pojmem jak v chemii, tak ve fyzice, ale je těžké jí porozumět. Význam se dotýká některých detailů struktury atomů a zejména toho, jak silně jsou elektrony vázány na centrální jádro v různých prvcích. Stručně řečeno, ionizační energie měří, kolik energie je zapotřebí k odstranění elektronu z atomu a jeho přeměně na iont, což je atom se síťovým nábojem.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Ionizační energie měří množství energie potřebné k odstranění elektronu z jeho oběžné dráhy kolem atomu. Energie potřebná k odstranění nejslabšího vázaného elektronu je první ionizační energie. Energií potřebnou k odstranění dalšího nejslabšího vázaného elektronu je druhá ionizační energie atd.
Obecně platí, že ionizační energie se zvyšuje, když se pohybujete po periodické tabulce zleva doprava nebo zdola nahoru. Specifické energie se však mohou lišit, proto byste měli vyhledat ionizační energii pro jakýkoli konkrétní prvek.
Co je ionizační energie?
Elektrony obsadí specifické „orbitaly“ kolem centrálního jádra v jakémkoli atomu. Můžete o nich uvažovat jako o drahách podobným způsobem, jako planety obíhají kolem Slunce. V atomu jsou negativně nabité elektrony přitahovány ke kladně nabitým protonům. Tato přitažlivost udržuje atom pohromadě.
Něco musí překonat přitažlivou energii, aby odstranilo elektron z jeho oběžné dráhy. Ionizační energie je termín pro množství energie potřebné k úplnému odstranění elektronu z atomu a jeho přitažlivosti k protonům v jádru. Technicky existuje mnoho různých ionizačních energií pro prvky těžší než vodík. Energie potřebná k odstranění nejvíce slabě přitahovaného elektronu je první ionizační energií. Energie potřebná k odstranění dalšího nejvíce slabě přitahovaného elektronu je druhá ionizační energie atd.
Ionizační energie se měří buď v kJ / mol (kilojoulech na mol) nebo eV (elektronvolty), přičemž první preferovaný v chemii a druhý preferovaný při práci s jednotlivými atomy v fyzika.
Faktory ovlivňující ionizační energii
Ionizační energie závisí na několika různých faktorech. Obecně platí, že když je v jádře více protonů, ionizační energie se zvyšuje. To dává smysl, protože čím více protonů přitahuje elektrony, energie potřebná k překonání přitažlivosti se zvětší. Druhým faktorem je, zda je obal s nejvzdálenějšími elektrony plně obsazen elektrony. Plná skořápka - například skořápka, která obsahuje oba elektrony v heliu - je těžší odstranit elektrony než z částečně vyplněné skořápky, protože rozložení je stabilnější. Pokud existuje plná skořápka s jedním elektronem ve vnějším obalu, elektrony v celé skořápce „chrání“ elektron v vnější plášť z některé atraktivní síly z jádra, a tak elektron ve vnějším obalu potřebuje méně energie odstranit.
Ionizační energie a periodická tabulka
Periodická tabulka uspořádá prvky zvýšením atomového čísla a jeho struktura má úzké spojení s obaly a oběžnými dráhami, které elektrony zabírají. To poskytuje snadný způsob, jak předpovědět, které prvky mají vyšší ionizační energie než jiné prvky. Obecně platí, že ionizační energie se zvyšuje při pohybu zleva doprava po periodické tabulce, protože se zvyšuje počet protonů v jádře. Ionizační energie se také zvyšuje, když se přesunete ze spodní do horní řady tabulky, protože prvky ve spodních řadách mají více elektronů, které chrání vnější elektrony před centrálním nábojem v jádro. Od tohoto pravidla však existují určité odchylky, takže nejlepším způsobem, jak najít ionizační energii atomu, je vyhledat ji v tabulce.
Konečné produkty ionizace: ionty
Ion je atom, který má čistý náboj, protože rovnováha mezi počtem protonů a elektronů byla porušena. Když je prvek ionizován, počet elektronů klesá, takže mu zbývá přebytek protonů a čistý kladný náboj. Kladně nabité ionty se nazývají kationty. Stolní sůl (chlorid sodný) je iontová sloučenina, která zahrnuje kationtovou verzi atomu sodíku, u které byl odstraněn elektron procesem, který dodává ionizační energii. I když nejsou vytvořeny stejným typem ionizace, protože získávají další elektron, záporně nabité ionty se nazývají anionty.