Energija jonizacije važan je pojam i u kemiji i u fizici, ali izazovno ga je razumjeti. Značenje znači neke detalje o strukturi atoma, a posebno koliko su jako povezani elektroni sa središnjom jezgrom u različitim elementima. Ukratko, ionizacijska energija mjeri koliko je energije potrebno za uklanjanje elektrona iz atoma i pretvaranje u ion, koji je atom s neto nabojem.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Energija jonizacije mjeri količinu energije potrebne za uklanjanje elektrona iz njegove orbite oko atoma. Energija potrebna za uklanjanje najslabije vezanog elektrona prva je energija ionizacije. Energija potrebna za uklanjanje sljedećeg najslabije vezanog elektrona je druga energija ionizacije i tako dalje.
Općenito, energija ionizacije se povećava dok se krećete po periodnom sustavu slijeva udesno ili odozdo prema gore. Međutim, specifične energije mogu se razlikovati, pa biste trebali potražiti energiju ionizacije za bilo koji određeni element.
Što je energija jonizacije?
Elektroni zauzimaju specifične "orbitale" oko središnje jezgre u bilo kojem atomu. O njima možete razmišljati kao o orbitama na način sličan onome kako planeti kruže oko Sunca. U atomu negativno nabijeni elektroni privlače pozitivno nabijene protone. Ova atrakcija drži atom na okupu.
Nešto mora nadvladati energiju privlačenja da bi se elektron uklonio iz njegove orbite. Energija ionizacije je pojam za količinu energije koja je potrebna da se elektron potpuno ukloni iz atoma i njegova privlačnost za protone u jezgri. Tehnički postoji mnogo različitih energija ionizacije za elemente teže od vodika. Energija potrebna za uklanjanje najslabije privučenog elektrona prva je energija ionizacije. Energija potrebna za uklanjanje sljedećeg najslabije privučenog elektrona je druga energija ionizacije i tako dalje.
Energije jonizacije mjere se ili u kJ / mol (kilodžula po molu) ili eV (elektron-volti), s prvi preferiraju u kemiji, a drugi preferiraju kada se radi o pojedinačnim atomima u fizika.
Čimbenici koji utječu na energiju jonizacije
Energija ionizacije ovisi o nekoliko različitih čimbenika. Općenito, kada u jezgri ima više protona, energija ionizacije se povećava. To ima smisla jer s više protona koji privlače elektrone, energija potrebna za prevladavanje privlačenja postaje veća. Drugi je faktor je li ljuska s najudaljenijim elektronima u potpunosti zauzeta elektronima. Punu ljusku - na primjer, ljusku koja sadrži oba elektrona u heliju - teže je ukloniti elektrone iz djelomično ispunjene ljuske jer je raspored stabilniji. Ako postoji puna ljuska s jednim elektronom u vanjskoj ljusci, elektroni u punoj ljusci "štite" elektron u vanjsku ljusku od neke privlačne sile iz jezgre, pa elektronu u vanjskoj ljusci treba manje energije ukloniti.
Energija jonizacije i periodni sustav
Periodni sustav raspoređuje elemente povećavanjem atomskog broja, a njegova je struktura usko povezana s ljuskama i orbitalima koje elektroni zauzimaju. To pruža jednostavan način za predviđanje koji elementi imaju veće energije ionizacije od ostalih elemenata. Općenito, energija ionizacije raste dok se krećete slijeva udesno po periodnom sustavu, jer se povećava broj protona u jezgri. Energija jonizacije također se povećava kada se pomaknete od dna do gornjeg reda tablice, jer elementi na donjim redovima imaju više elektrona koji štite vanjske elektrone od središnjeg naboja u jezgra. Postoje neka odstupanja od ovog pravila, pa je najbolji način za pronalaženje energije ionizacije atoma potražiti je u tablici.
Krajnji proizvodi jonizacije: joni
Ion je atom koji ima neto naboj jer je narušena ravnoteža između broja protona i elektrona. Kad se element ionizira, broj elektrona opada, pa mu ostaje višak protona i neto pozitivni naboj. Pozitivno nabijeni ioni nazivaju se kationima. Stolna sol (natrijev klorid) je ionski spoj koji uključuje kation verziju atoma natrija, kojem je elektron odstranjen postupkom koji daje energiju ionizacije. Iako ih ne stvara ista vrsta ionizacije jer dobivaju dodatni elektron, negativno nabijeni ioni nazivaju se anionima.