Енергія іонізації є важливим поняттям як у хімії, так і у фізиці, але її важко зрозуміти. Сенс стосується деяких деталей будови атомів, а також того, наскільки міцно електрони зв’язані з центральним ядром у різних елементах. Коротше кажучи, енергія іонізації вимірює, скільки енергії потрібно для видалення електрона з атома і перетворення його в іон, який є атомом із чистим зарядом.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Енергія іонізації вимірює кількість енергії, необхідної для виведення електрона з його орбіти навколо атома. Енергія, необхідна для видалення найбільш слабо зв’язаного електрона, є першою енергією іонізації. Енергія, необхідна для видалення наступного найбільш слабо зв’язаного електрона, - це друга енергія іонізації тощо.
Взагалі, енергія іонізації збільшується при переміщенні по періодичній системі зліва направо або знизу вгору. Однак питомі енергії можуть відрізнятися, тому слід шукати енергію іонізації для будь-якого конкретного елемента.
Що таке енергія іонізації?
Електрони займають певні «орбіталі» навколо центрального ядра в будь-якому атомі. Ви можете думати про них як про орбіти, подібні до того, як планети обертаються навколо Сонця. В атомі негативно заряджені електрони притягуються до позитивно заряджених протонів. Ця привабливість тримає атом разом.
Щось має подолати енергію притягання, щоб вивести електрон з його орбіталі. Енергія іонізації - це термін для кількості енергії, необхідної для повного видалення електрона з атома та його притягання до протонів в ядрі. Технічно існує багато різних енергій іонізації елементів, важчих за водень. Енергія, необхідна для видалення найбільш слабо притягнутого електрона, є першою енергією іонізації. Енергія, необхідна для видалення наступного найбільш слабо притягнутого електрона, - це друга енергія іонізації тощо.
Енергії іонізації вимірюються або в кДж / моль (кілоджоулі на моль), або в еВ (електрон-вольт), перший віддав перевагу в хімії, а другий віддав перевагу при роботі з одиничними атомами в фізика.
Фактори, що впливають на енергію іонізації
Енергія іонізації залежить від пари різних факторів. Загалом, коли в ядрі більше протонів, енергія іонізації збільшується. Це має сенс, оскільки із більшою кількістю протонів, що притягують електрони, енергія, необхідна для подолання притягання, стає більшою. Інший фактор - чи оболонка з найвіддаленішими електронами повністю зайнята електронами. Повну оболонку - наприклад, оболонку, яка містить обидва електрони в гелії - важче видалити з, ніж частково заповнену оболонку, оскільки компонування є більш стабільним. Якщо в зовнішній оболонці є повна оболонка з одним електроном, електрони в повній оболонці "захищають" електрон в зовнішня оболонка від деякої сили притягання з ядра, і тому електрон у зовнішній оболонці потребує менше енергії видалити.
Енергія іонізації та періодична система
Періодична система розташовує елементи за рахунок збільшення атомного числа, і його структура має тісний зв’язок із оболонками та орбіталями, які займають електрони. Це забезпечує простий спосіб передбачити, які елементи мають енергії іонізації вищі, ніж інші елементи. Взагалі, енергія іонізації зростає, коли ви рухаєтеся зліва направо по періодичній системі, оскільки кількість протонів в ядрі збільшується. Енергія іонізації також збільшується, коли ви рухаєтесь від нижнього до верхнього рядка таблиці, оскільки елементи на нижніх рядах мають більше електронів, що захищають зовнішні електрони від центрального заряду в ядро. Однак деякі правила відхиляються від цього правила, тому найкращим способом знайти енергію іонізації атома є пошук у таблиці.
Кінцеві продукти іонізації: іони
Іон - це атом, який має чистий заряд, оскільки баланс між кількістю протонів та електронів порушений. Коли елемент іонізований, число електронів зменшується, тому у нього залишається надлишок протонів і чистий позитивний заряд. Позитивно заряджені іони називаються катіонами. Поварена сіль (хлорид натрію) - це іонна сполука, що включає катіонну версію атома натрію, у якої електрон був вилучений процесом, що передає енергію іонізації. Хоча вони не створюються одним типом іонізації, оскільки вони отримують додатковий електрон, негативно заряджені іони називаються аніонами.