Definirea energiei ionizante și tendința

Energia de ionizare este energia necesară pentru a elimina un electron dintr-un atom sau ion gazos. Prima sau inițială energie de ionizare sau E_eu a unui atom sau moleculă este energia necesară pentru a îndepărta un mol de electroni dintr-un mol de atomi sau ioni gazoși izolați.

S-ar putea să vă gândiți la energia de ionizare ca o măsură a dificultății de îndepărtare a electronului sau a forței cu care este legat un electron. Cu cât energia de ionizare este mai mare, cu atât este mai dificil să elimini un electron. Prin urmare, energia de ionizare este un indicator al reactivității. Energia de ionizare este importantă deoarece poate fi folosită pentru a ajuta la prezicerea rezistenței legăturilor chimice.

De asemenea cunoscut ca si: potențial de ionizare, IE, IP, ΔH °

Unități: Energia de ionizare este raportată în unități de kilojoule pe mol (kJ / mol) sau electroni volți (eV).

Tendința energetică a ionizării din tabelul periodic

Ionizarea, împreună cu raza atomică și ionică, electronegativitatea, afinitatea electronilor și metalicitatea, urmează o tendință pe tabelul periodic al elementelor.

• Energia de ionizare crește, în general, deplasându-se de la stânga la dreapta pe o perioadă de timp (rând). Acest lucru se datorează faptului că raza atomică scade, în general, mișcarea într-o perioadă, astfel încât există o atracție mai mare efectivă între electronii încărcați negativ și nucleul încărcat pozitiv. Ionizarea este la valoarea sa minimă pentru metalul alcalin din partea stângă a mesei și maximă pentru gazul nobil din partea extremă dreaptă a unei perioade. Gazul nobil are o carcasă de valență umplută, așa că rezistă la îndepărtarea electronilor.
• Ionizarea scade deplasându-se de sus în jos în jos un grup de elemente (coloană). Acest lucru se datorează faptului că numărul cuantic principal al electronului cel mai extern crește deplasându-se în josul unui grup. Există mai mulți protoni în atomi care se deplasează în jos într-un grup (încărcarea pozitivă mai mare), totuși efectul este de a trage în cochilii electronilor, făcându-i mai mici și ecranând electronii externi din forța atractivă a nucleului. Se adaugă mai multe cochilii de electroni care se deplasează în josul unui grup, astfel încât electronul cel mai extern devine din ce în ce mai departe de nucleu.

Primele, al doilea și energiile de ionizare ulterioare

Energia necesară pentru a elimina electronul de valență cel mai extern dintr-un atom neutru este prima energie de ionizare. A doua energie de ionizare este cea necesară pentru a îndepărta următorul electron, etc. A doua energie de ionizare este întotdeauna mai mare decât prima energie de ionizare. Luați, de exemplu, un atom de metal alcalin. Îndepărtarea primului electron este relativ ușoară, deoarece pierderea acestuia conferă atomului o coajă de electroni stabilă. Îndepărtarea celui de-al doilea electron implică o nouă coajă de electroni care este mai strânsă și mai strâns legată de nucleul atomic.

Prima energie de ionizare a hidrogenului poate fi reprezentată de următoarea ecuație:

H (g) → H⁺(g) + e^-

ΔH° = -1312,0 kJ / mol

Excepții de la tendința energetică a ionizării

Dacă priviți un grafic al primelor energii de ionizare, două excepții de la tendință sunt ușor evidente. Prima energie de ionizare a borului este mai mică decât cea a beriliu, iar prima energie de ionizare a oxigenului este mai mică decât cea a azotului.

Motivul discrepanței se datorează configurației electronilor acestor elemente și regulii lui Hund. Pentru beriliu, primul electron potențial de ionizare provine de la 2s orbital, deși ionizarea borului implică un 2p electroni. Atât pentru azot cât și pentru oxigen, electronul provine de la 2p orbital, dar rotirea este aceeași pentru toți 2p electroni de azot, în timp ce în unul dintre cele 2 există un set de electroni împerecheațip orbitale de oxigen.

Puncte cheie

• Energia de ionizare este energia minimă necesară pentru a elimina un electron dintr-un atom sau ion în faza de gaz.
• Cele mai frecvente unități de energie de ionizare sunt kilojoule pe mol (kJ / M) sau volți de electroni (eV).
• Energia de ionizare prezintă periodicitate pe tabelul periodic.
• Tendința generală este ca energia de ionizare să crească deplasându-se de la stânga la dreapta pe o perioadă de element. Deplasându-se de la stânga la dreapta într-o perioadă, raza atomică scade, astfel încât electronii sunt mai atrași de nucleul (mai aproape).
• Tendința generală este ca energia de ionizare să scadă deplasându-se de sus în jos într-un grup de tabele periodice. Mutând în jos un grup, se adaugă un shell valence. Electronii cei mai exteriori sunt mai departe de nucleul încărcat pozitiv, deci sunt mai ușor de îndepărtat.

Referințe

• F. Albert Cotton și Geoffrey Wilkinson, Chimie anorganică avansată (Ediția a 5-a, John Wiley 1988) p.1381.
• Lang, Peter F.; Smith, Barry C. „Energii de ionizare a atomilor și ionilor atomici”. Jal nostru de educație chimică. 80 (8).