Jonizacijos energija yra svarbi sąvoka tiek chemijoje, tiek fizikoje, tačiau ją suprasti sunku. Reikšmė paliečia kai kurias atomų sandaros detales ir ypač tai, kaip stipriai elektronai yra susieti su centriniu branduoliu skirtinguose elementuose. Trumpai tariant, jonizacijos energija matuoja, kiek energijos reikia norint pašalinti elektroną iš atomo ir paversti jį jonu, kuris yra grynojo krūvio atomas.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Jonizacijos energija matuoja energijos kiekį, reikalingą elektronui pašalinti iš jo orbitos aplink atomą. Energija, reikalinga silpniausiai surištam elektronui pašalinti, yra pirmoji jonizacijos energija. Energija, reikalinga kito silpniausiai surišto elektrono pašalinimui, yra antroji jonizacijos energija ir pan.
Apskritai jonizacijos energija didėja, kai juda periodine lentele iš kairės į dešinę arba iš apačios į viršų. Tačiau specifinės energijos gali skirtis, todėl turėtumėte ieškoti bet kurio konkretaus elemento jonizacijos energijos.
Kas yra jonizavimo energija?
Elektronai bet kuriame atome užima specifines „orbitales“ aplink centrinį branduolį. Galite galvoti apie šias orbitas panašiai kaip planetos skrieja aplink saulę. Atome neigiamai įkrautus elektronus traukia teigiamai įkrauti protonai. Ši trauka išlaiko atomą.
Kažkas turi įveikti traukos energiją, kad pašalintų elektroną iš jo orbitos. Jonizacijos energija yra terminas, nurodantis energijos kiekį, kurio reikia norint visiškai pašalinti elektroną iš atomo ir jo pritraukimą prie branduolio protonų. Techniškai yra daug skirtingų jonizacijos energijos elementų, sunkesnių už vandenilį. Energija, reikalinga silpniausiai pritraukiamam elektronui pašalinti, yra pirmoji jonizacijos energija. Energija, reikalinga kito silpniausiai pritraukto elektrono pašalinimui, yra antroji jonizacijos energija ir pan.
Jonizacijos energijos matuojamos arba kJ / mol (kilodžauliai moliui), arba eV (elektronvoltai), pirmieji pirmenybę teikė chemijai, o pastarieji pirmenybę teikė nagrinėdami atskirus atomus fizika.
Veiksniai, darantys įtaką jonizacijos energijai
Jonizacijos energija priklauso nuo kelių skirtingų veiksnių. Apskritai, kai branduolyje yra daugiau protonų, jonizacijos energija padidėja. Tai prasminga, nes pritraukus daugiau elektronų pritraukiančių protonų, energija, reikalinga traukai įveikti, tampa vis didesnė. Kitas veiksnys yra tai, ar apvalkalas su atokiausiais elektronais yra visiškai užimtas elektronais. Visą apvalkalą - pavyzdžiui, apvalkalą, kuriame yra abu elektronai helyje - sunkiau pašalinti elektronus nei iš dalies užpildytą apvalkalą, nes išdėstymas yra stabilesnis. Jei yra visas apvalkalas, kurio išoriniame apvalkale yra vienas elektronas, pilname apvalkale esantys elektronai „apsaugo“ elektroną išorinį apvalkalą iš tam tikros patrauklios jėgos iš branduolio, todėl išoriniame apvalkale esantis elektronas atima mažiau energijos pašalinti.
Jonizacijos energija ir periodinė lentelė
Periodinė lentelė elementus sutvarko didindama atominį skaičių, o jo struktūra turi glaudų ryšį su apvalkalais ir orbitalėmis, kurias užima elektronai. Tai suteikia lengvą būdą nuspėti, kurie elementai turi didesnę jonizacijos energiją nei kiti elementai. Apskritai jonizacijos energija padidėja, kai juda iš kairės į dešinę per periodinę lentelę, nes protonų skaičius branduolyje didėja. Jonizacijos energija taip pat didėja, kai jūs einate iš apačios į viršutinę lentelės eilę, nes elementai apatinėse eilėse turi daugiau elektronų, apsaugančių išorinius elektronus nuo centrinio krūvio branduolys. Vis dėlto yra keletas šios taisyklės nukrypimų, todėl geriausias būdas rasti atomo jonizacijos energiją yra ieškoti jos lentelėje.
Galutiniai jonizacijos produktai: jonai
Jonas yra atomas, turintis grynąjį krūvį, nes pusiausvyra tarp protonų ir elektronų skaičiaus nutrūko. Jonizavus elementą, elektronų skaičius mažėja, todėl jam lieka protonų perteklius ir grynasis teigiamas krūvis. Teigiamai įkrauti jonai vadinami katijonais. Valgomoji druska (natrio chloridas) yra joninis junginys, apimantis natrio atomo katijoninę versiją, kuriai pašalinus elektroną buvo suteikta jonizacijos energija. Nors jie nėra sukurti to paties tipo jonizacijos, nes jie įgyja papildomą elektroną, neigiamai įkrauti jonai vadinami anijonais.