Энергия ионизации является энергия требуется удалить электрон из газообразныйатом или ион. Первая или начальная энергия ионизации или Ея атома или молекула энергия, необходимая для удаления одного моль электронов из одного моля изолированных газообразных атомов или ионов.
Вы можете думать о энергия ионизации в качестве меры сложности удаления электрона или силы, с которой он связан. Чем выше энергия ионизации, тем сложнее удалить электрон. Следовательно, энергия ионизации является показателем реактивности. Энергия ионизации важна, поскольку ее можно использовать для прогнозирования прочности химических связей.
Также известен как: потенциал ионизации, IE, IP, ΔH °
Единицы измерения: Энергия ионизации указывается в единицах килоджоулей на моль (кДж / моль) или электронных вольт (эВ).
Тренд энергии ионизации в периодической таблице
Ионизация вместе с атомной и ионный радиус, электроотрицательность, сродство к электрону и металличность, следуют тенденции в периодической таблице элементов.
- Энергия ионизации обычно увеличивается при движении слева направо через период элемента (ряд). Это связано с тем, что радиус атома, как правило, уменьшается при движении через период, поэтому существует более эффективное притяжение между отрицательно заряженными электронами и положительно заряженным ядром. Ионизация имеет минимальное значение для щелочного металла в левой части таблицы и максимум для благородного газа в крайней правой части периода. Благородный газ имеет заполненную валентную оболочку, поэтому он сопротивляется удалению электронов.
- Ионизация уменьшает перемещение сверху вниз группы элементов (столбец). Это потому, что главное квантовое число самого внешнего электрона увеличивается, двигаясь вниз по группе. В атомах больше протонов, движущихся по группе (больший положительный заряд), но эффект состоит в том, чтобы притянуть электронные оболочки, делая их меньше и экранируя внешние электроны от силы притяжения ядро. Добавляется больше электронных оболочек, движущихся вниз по группе, поэтому внешний электрон все больше отдаляется от ядра.
Первая, вторая и последующая энергии ионизации
Энергия, необходимая для удаления внешних валентный электрон от нейтрального атома есть первая энергия ионизации. Вторая энергия ионизации - это энергия, необходимая для удаления следующего электрона, и так далее. Вторая энергия ионизации всегда выше, чем первая энергия ионизации. Взять, к примеру, атом щелочного металла. Удаление первого электрона относительно легко, потому что его потеря дает атому стабильную электронную оболочку. Удаление второго электрона включает в себя новую электронную оболочку, которая ближе и плотнее связана с атомным ядром.
Первая энергия ионизации водорода может быть представлена следующим уравнением:
ЧАС(грамм) → H+(грамм) + е-
ΔЧАС° = -1312,0 кДж / моль
Исключения из тенденции ионизации энергии
Если вы посмотрите на график первых энергий ионизации, два исключения из тренда становятся очевидными. Первая энергия ионизации бора меньше, чем у бериллия, а первая энергия ионизации кислорода меньше, чем у азота.
Причина расхождения связана с электронной конфигурацией этих элементов и правилом Хунда. Для бериллия первый потенциальный ионизационный электрон приходит изs орбитальный, хотя ионизация бора включает в себя 2п электрон. Как для азота, так и для кислорода электрон приходит изп орбитальный, но вращение одинаковое для всех 2п электроны азота, в то время как есть набор спаренных электронов в одном из 2п кислородные орбитали.
Ключевые моменты
- Энергия ионизации - это минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из атома или иона в газовой фазе.
- Наиболее распространенными единицами энергии ионизации являются килоджоули на моль (кДж / м) или электрон-вольт (эВ).
- Энергия ионизации имеет периодичность в периодической таблице.
- Общая тенденция заключается в увеличении энергии ионизации при движении слева направо через период элемента. Двигаясь слева направо по периоду, атомный радиус уменьшается, поэтому электроны больше притягиваются к (ближе) ядру.
- Общая тенденция заключается в уменьшении энергии ионизации при движении сверху вниз по группе периодических таблиц. Двигаясь вниз по группе, добавляется валентная оболочка. Внешние электроны находятся дальше от положительно заряженного ядра, поэтому их легче удалить.
Ссылки
- F. Альберт Коттон и Джеффри Уилкинсон, Продвинутая Неорганическая Химия (5-е изд., John Wiley 1988), с.1381.
- Lang, Peter F.; Смит, Барри С. "Энергии ионизации атомов и атомных ионов". Jжурнал химического образования. 80 (8).