Определение и тенденция на енергията на йонизационната енергия

Йонизационната енергия е тази енергия необходими за премахване на електрон от газообразенатом или йон. Първата или началната йонизационна енергия или Е_аз на атом или молекула е енергията, необходима за отстраняването на такава къртица на електрони от един мол изолирани газообразни атоми или йони.

Може да се сетите йонизационна енергия като мярка за трудността при отстраняване на електрон или силата, с която се свързва електрон. Колкото по-висока е енергията на йонизацията, толкова по-трудно е да се премахне електрон. Следователно енергията на йонизацията е в показател за реактивност. Енергията на йонизацията е важна, защото може да се използва за прогнозиране на силата на химичните връзки.

Също известен като: йонизационен потенциал, IE, IP, ΔH °

Единици: Енергията на йонизацията се отчита в единици килоджоул на мол (kJ / mol) или електронни волта (eV).

Йонизация, заедно с атомна и йонен радиус, електроотрицателност, афинитет към електрон и металност следва тенденция в периодичната таблица от елементи.

• Енергията на йонизацията обикновено се увеличава, като се движи отляво надясно през период от елементи (ред). Това е така, защото атомният радиус обикновено намалява, движейки се през период, така че има по-голямо ефективно привличане между отрицателно заредените електрони и положително зареденото ядро. Йонизацията е на минималната си стойност за алкалния метал от лявата страна на масата и максимална за благородния газ от крайната дясна страна на период. Благородният газ има запълнена валентна обвивка, така че издържа на отстраняване на електрон.
• Йонизацията намалява придвижването отгоре надолу надолу по група елементи (колона). Това е така, защото главното квантово число на най-външния електрон се увеличава, движейки се надолу по група. Има повече протони в атомите, движещи се надолу по група (по-голям положителен заряд), но ефектът е да се изтегли електронните обвивки, което ги прави по-малки и екранира външните електрони от атрактивната сила на ядро. Добавят се повече електронни обвивки, движещи се надолу по група, така че най-външният електрон става все по-отдалечен от ядрото.

Енергията, необходима за отстраняване на най-външното валентен електрон от неутрален атом е първата йонизационна енергия. Втората йонизационна енергия е тази, необходима за отстраняване на следващия електрон и т.н. Втората йонизационна енергия винаги е по-висока от първата йонизационна енергия. Вземете например атом на алкален метал. Премахването на първия електрон е сравнително лесно, тъй като загубата му дава на атома стабилна електронна обвивка. Премахването на втория електрон включва нова електронна обвивка, която е по-близо и по-плътно свързана с атомното ядро.

Първата йонизационна енергия на водорода може да бъде представена със следното уравнение:

Н (г) → H⁺(г) + е^-

ΔН° = -1312,0 kJ / mol

Ако погледнете диаграма на първите йонизационни енергии, две изключения от тенденцията са лесно очевидни. Първата йонизационна енергия на бора е по-малка от тази на берилия, а първата йонизационна енергия на кислорода е по-малка от тази на азота.

Причината за разминаването се дължи на електронната конфигурация на тези елементи и правилото на Хунд. За берилия първият йонизационен потенциален електрон идва от 2-тес орбитална, въпреки че йонизацията на бора включва 2р електрон. Както за азота, така и за кислорода, електронът идва от 2-тер орбитална, но въртенето е еднакво за всички 2р азотни електрони, докато в един от 2-те има набор от сдвоени електронир кислородни орбитали.

• Йонизационната енергия е минималната енергия, необходима за отстраняване на електрон от атом или йон в газовата фаза.
• Най-често срещаните единици на йонизационната енергия са килоджули на мол (kJ / M) или електронни волта (eV).
• Йонизационната енергия проявява периодичност на периодичната таблица.
• Общата тенденция е енергията на йонизацията да се увеличи, като се движи отляво надясно през период от елементи. Придвижвайки се наляво надясно през определен период, атомният радиус намалява, така че електроните са по-привлечени от (по-близкото) ядро.
• Общата тенденция е енергията на йонизацията да намалява, като се движи отгоре надолу надолу в група с периодични таблици. Придвижвайки се надолу по група, се добавя валентна черупка. Най-външните електрони са по-нататък от положително зареденото ядро, така че те се отстраняват по-лесно.

• F. Алберт Котън и Джефри Уилкинсън, Разширена неорганична химия (5-то изд., John Wiley 1988) с.1381.
• Lang, Peter F.; Смит, Бари С. "Йонизационни енергии на атомите и атомните йони". Jнашето химическо образование. 80 (8).