Ionisointienergia on tärkeä käsite sekä kemiassa että fysiikassa, mutta sen ymmärtäminen on haastavaa. Merkitys koskettaa joitain atomien rakenteen yksityiskohtia ja erityisesti sitä, kuinka voimakkaasti elektronit ovat sitoutuneet keskeisiin ytimiin eri elementeissä. Lyhyesti sanottuna ionisaatioenergia mittaa kuinka paljon energiaa tarvitaan elektronin poistamiseksi atomista ja sen muuttamiseksi ioniksi, joka on nettovarauksinen atomi.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Ionisointienergia mittaa energian määrää, joka tarvitaan elektronin poistamiseksi sen kiertoradalta atomin ympärillä. Heikoimmin sitoutuneen elektronin poistamiseen tarvittava energia on ensimmäinen ionisaatioenergia. Seuraavan heikoimmin sitoutuneen elektronin poistamiseen tarvittava energia on toinen ionisaatioenergia ja niin edelleen.
Yleensä ionisaatioenergia kasvaa, kun siirryt jaksollisen taulukon läpi vasemmalta oikealle tai alhaalta ylös. Erityiset energiat voivat kuitenkin poiketa toisistaan, joten sinun tulisi etsiä minkä tahansa tietyn elementin ionisaatioenergia.
Mikä on ionisaatioenergia?
Elektronit miehittävät spesifisiä "orbitaaleja" minkä tahansa atomin keskituvan ympärillä. Voit ajatella näitä kiertoradoina samalla tavalla kuin planeetat kiertävät aurinkoa. Atomissa negatiivisesti varautuneet elektronit houkuttelevat positiivisesti varautuneita protoneja. Tämä vetovoima pitää atomin yhdessä.
Jotain on voitettava vetovoima poistamaan elektroni kiertoradaltaan. Ionisointienergia on termi energiamäärälle, joka tarvitaan elektronin täydelliseen poistamiseen atomista ja sen vetovoimaan ytimen protoneihin. Teknisesti vetyä raskaammille elementeille on olemassa monia erilaisia ionisaatioenergiaa. Eniten heijastuneen elektronin poistamiseen tarvittava energia on ensimmäinen ionisaatioenergia. Seuraavaksi heikoimmin vetämän elektronin poistamiseksi tarvittava energia on toinen ionisaatioenergia ja niin edelleen.
Ionisointienergiat mitataan joko kJ / mol (kilojoulea moolia kohden) tai eV (elektronivoltit) entinen parempana kemiassa, ja jälkimmäinen parempana käsiteltäessä yksittäisiä atomeja fysiikka.
Ionisointienergiaan vaikuttavat tekijät
Ionisointienergia riippuu parista eri tekijästä. Yleensä kun ytimessä on enemmän protoneja, ionisaatioenergia kasvaa. Tämä on järkevää, koska enemmän protoneja houkuttelee elektroneja, vetovoiman voittamiseksi tarvittava energia kasvaa. Toinen tekijä on, onko kuori uloimimpien elektronien kanssa täysin elektronien varassa. Täysi kuori - esimerkiksi kuori, joka sisältää molemmat elektronit heliumissa - on vaikeampaa poistaa elektroneja kuin osittain täytetty kuori, koska asettelu on vakaampi. Jos ulkokuoressa on täysi kuori, jossa yksi elektroni, täyden kuoren elektronit "suojaavat" elektronin ulkokuori osasta ytimen houkuttelevaa voimaa, joten ulkokuoressa oleva elektroni vie vähemmän energiaa Poista.
Ionisointienergia ja jaksotettu taulukko
Jaksollinen taulukko järjestää elementit lisäämällä atomilukua, ja sen rakenteella on läheinen yhteys kuoriin ja orbitaaleihin, jotka elektronit käyttävät. Tämä tarjoaa helpon tavan ennustaa, millä elementeillä on korkeampia ionisaatioenergiaa kuin muilla elementeillä. Yleensä ionisaatioenergia kasvaa, kun siirryt vasemmalta oikealle jaksollisen järjestelmän kautta, koska protonien määrä ytimessä kasvaa. Ionisointienergia kasvaa myös siirtyessäsi pöydän alareunasta yläriville, koska alemmilla rivillä olevilla elementeillä on enemmän elektroneja, jotka suojaavat ulompia elektroneja keskellä olevasta varauksesta ydin. Tästä säännöstä on kuitenkin poikkeamia, joten paras tapa löytää atomin ionisaatioenergia on etsiä se taulukosta.
Ionisoinnin lopputuotteet: Ionit
Ioni on atomi, jolla on nettovaraus, koska tasapaino protonien ja elektronien lukumäärän välillä on hajonnut. Kun elementti ionisoidaan, elektronien määrä pienenee, joten siihen jää ylimääräinen protoneja ja positiivinen nettovaraus. Positiivisesti varautuneita ioneja kutsutaan kationeiksi. Pöytäsuola (natriumkloridi) on ioninen yhdiste, joka sisältää natriumatomin kationiversion, josta elektroni on poistettu ionisaatioenergiaa tuottavalla prosessilla. Vaikka niitä ei luoda saman tyyppinen ionisaatio, koska ne saavat ylimääräisen elektronin, negatiivisesti varautuneita ioneja kutsutaan anioneiksi.