Ionizacijska energija je pomemben koncept tako v kemiji kot v fiziki, vendar jo je težko razumeti. Pomen se dotika nekaterih podrobnosti o strukturi atomov in zlasti tega, kako močno so elektroni vezani na osrednje jedro v različnih elementih. Skratka, ionizacijska energija meri, koliko energije je potrebno, da odstranimo elektron iz atoma in ga spremenimo v ion, ki je atom z neto nabojem.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Ionizacijska energija meri količino energije, ki je potrebna za odstranitev elektrona iz njegove orbite okoli atoma. Energija, potrebna za odstranitev najbolj šibko vezanega elektrona, je prva ionizacijska energija. Energija, potrebna za odstranitev naslednjega najbolj šibko vezanega elektrona, je druga ionizacijska energija itd.
Na splošno se ionizacijska energija poveča, ko se premikate po periodnem sistemu od leve proti desni ali od spodaj navzgor. Vendar se lahko določene energije razlikujejo, zato morate poiskati ionizacijsko energijo za kateri koli določen element.
Kaj je energija ionizacije?
Elektroni zasedajo določene "orbitale" okoli osrednjega jedra katerega koli atoma. O njih lahko razmišljate kot o orbiti na način, podoben temu, kako planeti krožijo okoli sonca. V atomu negativno nabite elektrone privlačijo pozitivno nabiti protoni. Ta privlačnost drži atom skupaj.
Nekaj mora premagati privlačno energijo, da odstranimo elektron iz njegove orbite. Ionizacijska energija je izraz za količino energije, ki je potrebna za popolno odstranitev elektrona iz atoma in njegovo privlačnost za protone v jedru. Tehnično obstaja veliko različnih energij ionizacije elementov, težjih od vodika. Energija, potrebna za odstranitev najbolj šibko privabljenega elektrona, je prva ionizacijska energija. Energija, potrebna za odstranitev naslednjega najbolj šibko privabljenega elektrona, je druga ionizacijska energija itd.
Ionizacijske energije se merijo v kJ / mol (kilodžuli na mol) ali eV (elektronski volti), pri čemer prvi je imel prednost v kemiji, drugi pa raje, ko je imel en sam atom v fizika.
Dejavniki, ki vplivajo na ionizacijsko energijo
Energija ionizacije je odvisna od nekaj različnih dejavnikov. Na splošno, ko je v jedru več protonov, se ionizacijska energija poveča. To je smiselno, ker z več protoni, ki privabljajo elektrone, postane energija, potrebna za premagovanje privlačnosti, večja. Drugi dejavnik je, ali je lupina z najbolj oddaljenimi elektroni v celoti zasedena z elektroni. Polno lupino - na primer lupino, ki vsebuje oba elektrona v heliju - je težje odstraniti elektrone iz delno napolnjene lupine, ker je postavitev bolj stabilna. Če je v zunanji lupini polna lupina z enim elektronom, elektroni v celotni lupini "zaščitijo" elektron v zunanjo lupino od neke privlačne sile iz jedra, zato elektron v zunanji lupini potrebuje manj energije Odstrani.
Ionizacijska energija in periodni sistem
Periodična tabela razporeja elemente s povečevanjem atomskega števila, njegova struktura pa je tesno povezana z lupinami in orbitalami, ki jih zasedajo elektroni. To omogoča enostaven način za napovedovanje, kateri elementi imajo večje ionizacijske energije kot drugi elementi. Na splošno se energija ionizacije poveča, ko se premikate od leve proti desni po periodnem sistemu, ker se število protonov v jedru poveča. Ionizacijska energija se poveča tudi, ko se premaknete od spodnje do zgornje vrstice tabele, ker elementi v spodnjih vrstah imajo več elektronov, ki ščitijo zunanje elektrone pred osrednjim nabojem v jedro. Od tega pravila se sicer nekoliko odstopa, zato je najboljši način za iskanje ionizacijske energije atoma ta, da ga poiščemo v tabeli.
Končni produkti ionizacije: ioni
Ion je atom, ki ima neto naboj, ker je porušeno ravnotežje med številom protonov in elektronov. Ko je element ioniziran, se število elektronov zmanjša, zato ostane presežek protonov in neto pozitivni naboj. Pozitivno nabiti ioni se imenujejo kationi. Namizna sol (natrijev klorid) je ionska spojina, ki vključuje kationsko različico natrijevega atoma, ki mu je bil odstranjen elektron s postopkom, ki daje ionizacijsko energijo. Čeprav jih ne ustvari enaka vrsta ionizacije, ker dobijo dodaten elektron, se negativno nabiti ioni imenujejo anioni.
