Energia de ionizare este un concept important atât în chimie, cât și în fizică, dar este dificil de înțeles. Sensul atinge unele detalii ale structurii atomilor și, în special, cât de puternic sunt legați electronii de nucleul central în diferite elemente. Pe scurt, energia de ionizare măsoară câtă energie este necesară pentru a îndepărta un electron din atom și a-l transforma într-un ion, care este un atom cu o sarcină netă.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Energia de ionizare măsoară cantitatea de energie necesară pentru a îndepărta un electron de pe orbita sa în jurul unui atom. Energia necesară pentru îndepărtarea electronului cel mai slab legat este prima energie de ionizare. Energia necesară pentru a îndepărta următorul electron cel mai slab legat este a doua energie de ionizare și așa mai departe.
În general, energia de ionizare crește pe măsură ce treceți peste tabelul periodic de la stânga la dreapta sau de jos în sus. Cu toate acestea, energiile specifice pot diferi, deci ar trebui să căutați energia de ionizare pentru orice element specific.
Ce este energia de ionizare?
Electronii ocupă „orbitali” specifici în jurul nucleului central în orice atom. Vă puteți gândi la acestea ca la orbite într-un mod similar cu modul în care planetele orbitează soarele. Într-un atom, electronii încărcați negativ sunt atrași de protonii încărcați pozitiv. Această atracție menține atomul împreună.
Ceva trebuie să depășească energia de atracție pentru a îndepărta un electron din orbitalul său. Energia de ionizare este termenul pentru cantitatea de energie necesară pentru a îndepărta complet electronul din atom și atracția sa către protoni din nucleu. Din punct de vedere tehnic, există multe energii de ionizare diferite pentru elementele mai grele decât hidrogenul. Energia necesară pentru îndepărtarea celui mai slab atras electron este prima energie de ionizare. Energia necesară pentru a elimina următorul electron cel mai slab atras este a doua energie de ionizare și așa mai departe.
Energiile de ionizare sunt fie măsurate în kJ / mol (kilojuli pe mol), fie eV (electron-volți), cu primul a preferat în chimie, iar cel de-al doilea a preferat atunci când se ocupa cu atomi unici în fizică.
Factori care afectează energia de ionizare
Energia de ionizare depinde de câțiva factori diferiți. În general, atunci când există mai mulți protoni în nucleu, energia de ionizare crește. Acest lucru are sens, deoarece cu mai mulți protoni care atrag electronii, energia necesară pentru a depăși atracția devine mai mare. Celălalt factor este dacă învelișul cu electronii cei mai exteriori este complet ocupat cu electroni. Un înveliș complet - de exemplu, învelișul care conține ambii electroni în heliu - este mai greu de îndepărtat electronii decât un înveliș parțial umplut, deoarece aspectul este mai stabil. Dacă există o carcasă completă cu un electron într-o carcasă exterioară, electronii din carcasa completă „protejează” electronul din învelișul exterior de la o parte din forța de atracție din nucleu, și astfel electronul din învelișul exterior ia mai puțină energie elimina.
Energia de ionizare și tabelul periodic
Tabelul periodic aranjează elementele prin creșterea numărului atomic, iar structura sa are o legătură strânsă cu cochilii și electronii orbitali ocupați. Aceasta oferă o modalitate ușoară de a prezice care elemente au energii de ionizare mai mari decât alte elemente. În general, energia de ionizare crește pe măsură ce vă deplasați de la stânga la dreapta peste tabelul periodic, deoarece numărul de protoni din nucleu crește. Energia de ionizare crește, de asemenea, atunci când vă deplasați de jos în rândul superior al mesei, deoarece elementele de pe rândurile inferioare au mai mulți electroni care protejează electronii externi de sarcina centrală din nucleu. Există însă unele abateri de la această regulă, deci cea mai bună modalitate de a găsi energia de ionizare a unui atom este să o căutați într-un tabel.
Produsele finale ale ionizării: ionii
Un ion este un atom care are o sarcină netă, deoarece echilibrul dintre numărul de protoni și electroni a fost rupt. Când un element este ionizat, numărul de electroni scade, deci este lăsat cu un exces de protoni și o sarcină netă pozitivă. Ionii încărcați pozitiv se numesc cationi. Sarea de masă (clorură de sodiu) este un compus ionic care include versiunea cationică a atomului de sodiu, căruia i s-a îndepărtat un electron printr-un proces care conferă energia de ionizare. Deși nu sunt creați de același tip de ionizare, deoarece câștigă un electron suplimentar, ionii încărcați negativ sunt numiți anioni.