Čo meria ionizačná energia?

Ionizačná energia je dôležitým pojmom v chémii aj vo fyzike, je však ťažké ju pochopiť. Tento význam sa týka niektorých detailov štruktúry atómov a najmä toho, ako silno sú elektróny viazané na centrálne jadro v rôznych prvkoch. Stručne povedané, ionizačná energia meria, koľko energie je potrebné na odstránenie elektrónu z atómu a jeho premenu na ión, ktorý je atómom so sieťovým nábojom.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Ionizačná energia meria množstvo energie potrebnej na odstránenie elektrónu z jeho obežnej dráhy okolo atómu. Energia potrebná na odstránenie najslabšie viazaného elektrónu je prvá ionizačná energia. Energia potrebná na odstránenie nasledujúceho najslabšie viazaného elektrónu je druhá ionizačná energia atď.

Všeobecne platí, že ionizačná energia rastie, keď sa pohybujete v periodickej tabuľke zľava doprava alebo zdola nahor. Špecifické energie sa však môžu líšiť, takže by ste mali vyhľadať ionizačnú energiu pre akýkoľvek konkrétny prvok.

Elektróny obsadzujú špecifické „orbitaly“ okolo centrálneho jadra v ľubovoľnom atóme. Môžete o nich uvažovať ako o orbitách podobným spôsobom, ako planéty obiehajú okolo Slnka. V atóme sú záporne nabité elektróny priťahované k kladne nabitým protónom. Táto príťažlivosť drží atóm pohromade.

Niečo musí prekonať príťažlivú energiu, aby sa odstránil elektrón z jeho obežnej dráhy. Ionizačná energia je označenie množstva energie, ktoré je potrebné na úplné odstránenie elektrónu z atómu a jeho príťažlivosti k protónom v jadre. Technicky existuje veľa rôznych ionizačných energií pre prvky ťažšie ako vodík. Energia potrebná na odstránenie slabo priťahovaného elektrónu je prvou ionizačnou energiou. Energia potrebná na odstránenie ďalšieho najviac slabo priťahovaného elektrónu je druhá ionizačná energia atď.

Ionizačné energie sa merajú buď v kJ / mol (kilojouloch na mol) alebo eV (elektrónové volty) s prvý z nich uprednostňoval v chémii a druhý uprednostňoval pri práci s jednotlivými atómami v fyzika.

Ionizačná energia závisí od niekoľkých rôznych faktorov. Všeobecne platí, že keď je v jadre viac protónov, ionizačná energia sa zvyšuje. To dáva zmysel, pretože s väčším počtom protónov priťahujúcich elektróny sa zvyšuje energia potrebná na prekonanie príťažlivosti. Ďalším faktorom je, či je obal s najvzdialenejšími elektrónmi plne obsadený elektrónmi. Plná škrupina - napríklad škrupina, ktorá obsahuje oba elektróny v héliu - je ťažšie odstrániť elektróny ako z čiastočne naplnenej škrupiny, pretože usporiadanie je stabilnejšie. Ak existuje úplná škrupina s jedným elektrónom vo vonkajšej škrupine, elektróny v celej škrupine „chránia“ elektrón v vonkajší plášť z časti príťažlivej sily z jadra, a preto elektrónu vo vonkajšom plášti trvá menej energie odstrániť.

Periodická tabuľka usporiadáva prvky zvýšením atómového čísla a jeho štruktúra je úzko spätá s obalmi elektrónov a elektrónov, ktoré okupujú elektróny. To poskytuje ľahký spôsob, ako predpovedať, ktoré prvky majú vyššiu ionizačnú energiu ako iné prvky. Všeobecne platí, že ionizačná energia sa zvyšuje pri pohybe zľava doprava po periodickej tabuľke, pretože sa zvyšuje počet protónov v jadre. Ionizačná energia sa tiež zvyšuje, keď prechádzate zo spodného do horného riadku tabuľky, pretože prvky v spodných radoch majú viac elektrónov tieniacich vonkajšie elektróny pred centrálnym nábojom v jadro. Od tohto pravidla však existujú určité odchýlky, takže najlepším spôsobom, ako nájsť ionizačnú energiu atómu, je vyhľadať ju v tabuľke.

Ión je atóm, ktorý má čistý náboj, pretože bola narušená rovnováha medzi počtom protónov a elektrónov. Keď je prvok ionizovaný, počet elektrónov klesá, takže mu zostáva nadbytok protónov a čistý kladný náboj. Kladne nabité ióny sa nazývajú katióny. Stolná soľ (chlorid sodný) je iónová zlúčenina, ktorá obsahuje katiónovú verziu atómu sodíka, pri ktorej bol elektrón odstránený procesom, ktorý dodáva ionizačnú energiu. Aj keď nie sú vytvorené rovnakým typom ionizácie, pretože získavajú ďalší elektrón, záporne nabité ióny sa nazývajú anióny.