Ionisatsioonienergia on oluline mõiste nii keemias kui ka füüsikas, kuid selle mõistmine on keeruline. Tähendus puudutab aatomite struktuuri mõningaid üksikasju ja eriti seda, kui tugevalt on elektronid eri elementides tsentraalse tuumaga seotud. Lühidalt, ionisatsioonienergia mõõdab, kui palju energiat on vaja elektronist aatomist eemaldamiseks ja selle muutmiseks iooniks, mis on netolaenguga aatom.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Ionisatsioonienergia mõõdab energiakogust, mis on vajalik elektronide eemaldamiseks orbiidilt aatomi ümber. Kõige nõrgemini seotud elektroni eemaldamiseks vajalik energia on esimene ionisatsioonienergia. Järgmise kõige nõrgemini seotud elektroni eemaldamiseks vajalik energia on teine ionisatsioonienergia ja nii edasi.
Üldiselt suureneb ionisatsioonienergia, kui liigute perioodilisustabelis vasakult paremale või alt üles. Konkreetsed energiad võivad siiski erineda, seega peaksite otsima ionisatsioonienergiat mis tahes konkreetse elemendi jaoks.
Mis on ioniseerimisenergia?
Elektronid hõivavad mis tahes aatomi kesktuuma ümber spetsiifilisi “orbitaale”. Võite mõelda nendele kui orbiitidele sarnaselt sellele, kuidas planeedid Päikese ümber tiirlevad. Aatomis tõmbavad negatiivselt laetud elektronid positiivselt laetud prootonite poole. See atraktsioon hoiab aatomi koos.
Midagi peab atraktsioonienergiast üle saama, et elektron tema orbiidilt eemaldada. Ionisatsioonienergia on energiahulk, mis kulub elektroni täielikuks eemaldamiseks aatomist ja selle ligitõmbumine tuumas olevate prootonite külge. Tehniliselt on vesinikust raskemate elementide jaoks palju erinevaid ionisatsioonienergiaid. Kõige nõrgemini meelitatud elektronide eemaldamiseks vajalik energia on esimene ionisatsioonienergia. Järgmise kõige nõrgemini meelitatud elektroni eemaldamiseks vajalik energia on teine ionisatsioonienergia ja nii edasi.
Ionisatsioonienergiaid mõõdetakse kas kJ / mol (kilodžaulides mooli kohta) või eV (elektronvoltides), esimene eelistas keemias ja teine eelistas üksikute aatomite käsitlemist aastal Füüsika.
Ioniseerimisenergiat mõjutavad tegurid
Ionisatsioonienergia sõltub paarist erinevast tegurist. Üldiselt, kui tuumas on rohkem prootoneid, suureneb ionisatsioonienergia. See on loogiline, kuna rohkem prootoneid, mis elektronid ligi tõmbavad, suureneb atraktsiooni ületamiseks vajalik energia. Teine tegur on see, kas äärmiste elektronidega kest on elektronidega täielikult hõivatud. Täiskest - näiteks kest, mis sisaldab mõlemad heeliumis olevad elektronid - on elektronide eemaldamine raskem kui osaliselt täidetud kest, kuna paigutus on stabiilsem. Kui väliskestas on täis kest, kus üks elektron on väliskestas, siis "varjestavad" kogu kestas olevad elektronid väliskest mõnest tuuma külgetõmbejõust ja nii võtab väliskesta elektron vähem energiat eemalda.
Ionisatsioonienergia ja perioodiline tabel
Perioodiline tabel paigutab elemendid aatomnumbri suurendamise teel ning selle struktuuril on tihe seos kestade ja orbitaalidega, mille elektronid hõivavad. See pakub lihtsat viisi ennustada, millistel elementidel on kõrgemad ionisatsioonienergiad kui teistel elementidel. Üldiselt suureneb ionisatsioonienergia, kui liigute perioodilisustabeli kaudu vasakult paremale, kuna tuumas kasvab prootonite arv. Ionisatsioonienergia suureneb ka siis, kui liigute tabeli alt ülemisse ritta, sest alumiste ridade elementidel on rohkem elektrone, mis varjestavad väliseid elektrone tsentraalse laengu eest tuum. Sellest reeglist on siiski mõned kõrvalekalded, nii et parim viis aatomi ionisatsioonienergia leidmiseks on see tabelist üles otsida.
Ionisatsiooni lõpptoodang: ioonid
Ioon on aatom, millel on netolaeng, kuna prootonite ja elektronide arvu vaheline tasakaal on purunenud. Kui element ioniseeritakse, väheneb elektronide arv, seega jääb sellele üle prootoneid ja positiivne netolaeng. Positiivselt laetud ioone nimetatakse katioonideks. Lauasool (naatriumkloriid) on ioonne ühend, mis sisaldab naatriumi aatomi katioonversiooni, mille elektron on eemaldatud ionisatsioonienergiat andva protsessi abil. Kuigi neid ei loo sama tüüpi ionisatsioon, kuna nad saavad ekstra elektroni, nimetatakse negatiivselt laetud ioone anioonideks.