Ionisering Energidefinition och trend

Joniseringsenergi är den energi som krävs för att ta bort en elektron från en gasformig atom eller jon. Den första eller initiala joniseringsenergin eller E_jag av en atom eller molekyl är energin som krävs för att ta bort en mol elektroner från en mol isolerade gasformiga atomer eller joner.

Du kanske tänker på joniseringsenergi som ett mått på svårigheten att ta bort elektron eller styrkan som en elektron är bunden till. Ju högre joniseringsenergi, desto svårare är det att ta bort en elektron. Därför är joniseringsenergi en indikator på reaktivitet. Joniseringsenergi är viktigt eftersom den kan användas för att förutsäga styrkan hos kemiska bindningar.

Också känd som: joniseringspotential, IE, IP, ΔH °

Enheter: Ioniseringsenergi rapporteras i enheter av kilojoule per mol (kJ / mol) eller elektron volt (eV).

Ionisering Energitrend i det periodiska systemet

Jonisering, tillsammans med atom- och jonradie, elektronegativitet, elektronaffinitet och metallicitet, följer en trend på det periodiska elementet.

Ioniseringsenergi ökar i allmänhet rörelsen från vänster till höger över en elementperiod (rad). Detta beror på att atomradien i allmänhet minskar när man rör sig över en period, så det finns en större effektiv attraktion mellan de negativt laddade elektronerna och den positivt laddade kärnan. Jonisering är vid sitt lägsta värde för alkalimetallen på vänster sida av bordet och maximalt för ädelgas längst till höger i en period. Ädelgasen har ett fyllt valensskal, så det motstår elektronavlägsnande.
Ionisering minskar när man rör sig från topp till botten ned i en elementgrupp (kolumn). Detta beror på att det yttersta elektronens huvudkvantantal ökar att röra sig nedåt i en grupp. Det finns fler protoner i atomer som rör sig ner i en grupp (större positiv laddning), men effekten är att dra in elektronskalarna, göra dem mindre och screena yttre elektroner från den attraktiva kraften i kärnan. Fler elektronskal läggs till och flyttar ner i en grupp, så den yttersta elektronen blir alltmer avstånd från kärnan.

Första, andra och efterföljande ioniseringsenergier

Den energi som krävs för att ta bort den yttersta valenselektronen från en neutral atom är den första joniseringsenergin. Den andra joniseringsenergin är den som krävs för att ta bort nästa elektron, och så vidare. Den andra joniseringsenergin är alltid högre än den första joniseringsenergin. Ta till exempel en alkalimetallatom. Att ta bort den första elektronen är relativt lätt eftersom dess förlust ger atomen ett stabilt elektronskal. Att ta bort den andra elektronen innebär ett nytt elektronskal som är närmare och tätare bundet till atomkärnan.

Den första joniseringsenergin av väte kan representeras av följande ekvation:

H (g) → H⁺(g) + e^-

ΔH° = -1312,0 kJ / mol

Undantag från Ionization Energy Trend

Om du tittar på ett diagram över första joniseringsenergier är två undantag från trenden tydliga. Borns första joniseringsenergi är mindre än beryllium och den första joniseringsenergin för syre är mindre än kväve.

Anledningen till avvikelsen beror på elektronkonfigurationen av dessa element och Hunds regel. För beryllium kommer den första joniseringspotentialen elektron från 2s orbital, även om jonisering av bor involverar en 2p elektron. För både kväve och syre kommer elektronen från 2p kretslopp, men snurret är detsamma för alla 2p kväveelektroner, medan det finns en uppsättning av parade elektroner i en av de tvåp syre orbitaler.

Nyckelord

Joniseringsenergi är den minsta energi som krävs för att ta bort en elektron från en atom eller jon i gasfasen.
De vanligaste joniseringsenheterna är kilojoule per mol (kJ / M) eller elektron volt (eV).
Ioniseringsenergi uppvisar periodicitet på det periodiska systemet.
Den allmänna trenden är att joniseringsenergin ska öka rörelsen från vänster till höger över en elementperiod. När man rör sig från vänster till höger över en period minskar atomradie, så att elektroner lockas mer till (närmare) kärnan.
Den allmänna trenden är att joniseringsenergin ska minska och flyttas från topp till botten ned i en periodisk tabellgrupp. När du flyttar ner i en grupp läggs ett valensskal till. De yttersta elektronerna är längre från den positivt laddade kärnan, så de är lättare att ta bort.

referenser

F. Albert Cotton och Geoffrey Wilkinson, Avancerad oorganisk kemi (5: e upplagan, John Wiley 1988) s.1381.
Lang, Peter F.; Smith, Barry C. "Ioniseringsenergier från atomer och atomjoner". Jvår kemiska utbildning. 80 (8).

Vetenskap