Ioniseringsenergi er et vigtigt begreb i både kemi og fysik, men det er udfordrende at forstå. Betydningen berører nogle af detaljerne i atomernes struktur og især hvor stærkt elektroner er bundet til den centrale kerne i forskellige elementer. Kort sagt måler ioniseringsenergi, hvor meget energi der kræves for at fjerne en elektron fra atomet og gøre det til en ion, som er et atom med en nettoladning.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Ioniseringsenergi måler mængden af energi, der kræves for at fjerne en elektron fra sin bane omkring et atom. Den nødvendige energi til at fjerne den svagest bundne elektron er den første ioniseringsenergi. Den nødvendige energi til at fjerne den næstmest svagt bundne elektron er den anden ioniseringsenergi og så videre.
Generelt stiger ioniseringsenergien, når du bevæger dig over det periodiske system fra venstre til højre eller fra bund til top. Dog kan specifikke energier variere, så du bør slå ioniseringsenergien op for ethvert specifikt element.
Hvad er ioniseringsenergi?
Elektroner optager specifikke "orbitaler" omkring den centrale kerne i ethvert atom. Du kan tænke på disse som baner på en måde, der ligner hvordan planeter kredser om solen. I et atom tiltrækkes de negativt ladede elektroner til de positivt ladede protoner. Denne attraktion holder atomet sammen.
Noget skal overvinde tiltrækningsenergien for at fjerne en elektron fra dens bane. Ioniseringsenergien er betegnelsen for den mængde energi, det tager at fjerne elektronen fuldstændigt fra atomet og dets tiltrækning til protonerne i kernen. Teknisk set er der mange forskellige ioniseringsenergier for grundstoffer, der er tungere end brint. Den nødvendige energi til at fjerne den svagest tiltrækkede elektron er den første ioniseringsenergi. Den nødvendige energi til at fjerne den næstmest svagt tiltrækkede elektron er den anden ioniseringsenergi og så videre.
Ioniseringsenergier måles enten i kJ / mol (kilojoule pr. Mol) eller eV (elektronvolt) med førstnævnte foretrækkes inden for kemi, og sidstnævnte foretrækkes, når det drejer sig om enkeltatomer i fysik.
Faktorer, der påvirker ioniseringsenergi
Ioniseringsenergien afhænger af et par forskellige faktorer. Generelt, når der er flere protoner i kernen, øges ioniseringsenergien. Dette giver mening, fordi med flere protoner, der tiltrækker elektronerne, bliver den nødvendige energi til at overvinde tiltrækningen større. Den anden faktor er, om skallen med de yderste elektroner er fuldt optaget af elektroner. En fuld skal - for eksempel skallen, der indeholder begge elektroner i helium - er sværere at fjerne elektroner fra end en delvist fyldt skal, fordi layoutet er mere stabilt. Hvis der er en fuld skal med en elektron i en ydre skal, beskytter elektronerne i den fulde skal elektronen i ydre skal fra noget af den attraktive kraft fra kernen, og elektronen i den ydre skal tager mindre energi til fjerne.
Ioniseringsenergi og det periodiske system
Det periodiske system arrangerer elementerne ved at øge atomnummeret, og dets struktur har en tæt forbindelse med skaller og orbitaler, som elektroner optager. Dette giver en nem måde at forudsige, hvilke elementer der har højere ioniseringsenergier end andre elementer. Generelt stiger ioniseringsenergien, når du bevæger dig fra venstre mod højre over det periodiske system, fordi antallet af protoner i kernen stiger. Ioniseringsenergi øges også, når du bevæger dig fra bunden til den øverste række i tabellen, fordi elementer på de nederste rækker har flere elektroner, der afskærmer de ydre elektroner fra den centrale ladning i kerne. Der er dog nogle afvigelser fra denne regel, så den bedste måde at finde ionets energi på et atom er at slå det op i en tabel.
Slutprodukterne til ionisering: ioner
En ion er et atom, der har en nettoladning, fordi balancen mellem antallet af protoner og elektroner er blevet brudt. Når et element er ioniseret, falder antallet af elektroner, så det er tilbage med et overskud af protoner og en nettopositiv ladning. Positivt ladede ioner kaldes kationer. Bordsalt (natriumchlorid) er en ionisk forbindelse, der inkluderer kationversionen af natriumatomet, som har fået fjernet en elektron ved en proces, der tilfører ioniseringsenergien. Selvom de ikke er skabt af den samme type ionisering, fordi de får en ekstra elektron, kaldes negativt ladede ioner anioner.