Az ionizációs energia mind a kémia, mind a fizika szempontjából fontos fogalom, de megértése kihívást jelent. A jelentés az atomok szerkezetének néhány részletét érinti, különös tekintettel arra, hogy az elektronok milyen erősen kötődnek a különféle elemek központi magjához. Röviden, az ionizációs energia azt méri, hogy mennyi energia szükséges az elektron eltávolításához az atomból és ionokká alakításáért, amely nettó töltésű atom.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
Az ionizációs energia azt az energiamennyiséget méri, amely szükséges egy elektron eltávolításához egy atom körüli pályájáról. A leggyengébben kötött elektron eltávolításához szükséges energia az első ionizációs energia. A következő leggyengébben kötött elektron eltávolításához szükséges energia a második ionizációs energia és így tovább.
Általában az ionizációs energia növekszik, amikor a periódusos rendszerben balról jobbra vagy alulról felfelé halad. A specifikus energiák azonban eltérhetnek, ezért meg kell keresnie az ionizációs energiát bármely konkrét elem esetében.
Mi az ionizációs energia?
Az elektronok bármely atomban specifikus „pályákat” foglalnak el a központi mag körül. Gondolhat ezekre, mint pályákra, hasonló módon, mint ahogy a bolygók keringenek a Nap körül. Egy atomban a negatív töltésű elektronok vonzódnak a pozitív töltésű protonokhoz. Ez a vonzalom összetartja az atomot.
Valaminek le kell győznie a vonzerő energiáját, hogy eltávolítson egy elektron pályájáról. Az ionizációs energia annak az energiamennyiségnek a kifejezése, amelyre szükség van az elektron teljes eltávolításához az atomról, és vonzereje a mag protonjaihoz. Technikailag sok különböző ionizációs energia létezik a hidrogénnél nehezebb elemek számára. A leggyengébben vonzott elektron eltávolításához szükséges energia az első ionizációs energia. A következő leggyengébben vonzott elektron eltávolításához szükséges energia a második ionizációs energia és így tovább.
Az ionizációs energiákat vagy kJ / mol (kilojoule / mol), vagy eV (elektron-volt) mérik, előbbi előnyben részesítette a kémia, utóbbi pedig akkor, ha az egyes atomokkal foglalkozott fizika.
Az ionizációs energiát befolyásoló tényezők
Az ionizációs energia néhány különböző tényezőtől függ. Általában, ha több proton van a magban, az ionizációs energia nő. Ennek értelme van, mert ha több proton vonzza az elektronokat, a vonzás legyőzéséhez szükséges energia nagyobb lesz. A másik tényező az, hogy a héj a legkülső elektronokkal teljesen elfoglalt-e az elektronokkal. A teljes héj - például az a héj, amely mindkét elektront tartalmazza a héliumban - nehezebb eltávolítani az elektronokat, mint egy részben megtöltött héj, mert az elrendezés stabilabb. Ha van egy teljes héj, amelynek egy elektronja a külső héjban van, akkor a teljes héjban lévő elektronok „árnyékolják” az elektronot a külső héja a mag vonzó erejének egy részétől, és így a külső héjban lévő elektron kevesebb energiát vesz fel eltávolítani.
Ionizációs energia és a periódusos rendszer
A periódusos rendszer az atomszám növelésével rendezi az elemeket, és felépítése szoros kapcsolatban áll az elektronok által elfoglalt héjakkal és pályákkal. Ez egyszerű módot kínál arra, hogy megjósoljuk, mely elemek nagyobb ionizációs energiával rendelkeznek, mint más elemek. Általában az ionizációs energia növekszik, amikor balról jobbra haladunk a periódusos rendszerben, mert a magban megnő a protonok száma. Az ionizációs energia akkor is növekszik, ha a táblázat aljától a felső soráig halad, mert a az alsó sorok elemeiben több elektron védi a külső elektronokat a központi töltéstől a atommag. Van néhány eltérés ettől a szabálytól, így az atom ionizációs energiájának megtalálásának legjobb módja az, ha azt egy táblázatban keresi meg.
Az ionizáció végtermékei: Ionok
Az ion egy atom, amelynek nettó töltése van, mert a protonok és az elektronok száma közötti egyensúly megszakadt. Amikor egy elemet ionizálnak, az elektronok száma csökken, így protonfelesleggel és nettó pozitív töltéssel marad. A pozitív töltésű ionokat kationoknak nevezzük. A konyhasó (nátrium-klorid) egy olyan ionos vegyület, amely magában foglalja a nátrium-atom kationos változatát, amelynek elektronját eltávolították az ionizációs energiát közvetítő eljárással. Bár nem azonos típusú ionizációval jönnek létre, mert extra elektronra tesznek szert, a negatív töltésű ionokat anionoknak nevezzük.