Какво е ионизационна енергия?

Способността на елемент да отдава своите външни електрони, за да сформира положителни иони, се проявява в количеството енергия, което се предоставя на неговите атоми, достатъчно, за да извади електроните от тях. Тази енергия се нарича Енергия на йонизация. Просто казано, Енергията на йонизация е енергията, предоставена на изолиран атом или молекула, за да изведе най-слабо свързания електрон от валентната обвивка, за да се формира положителен ион. Единицата ѝ е електрон-волт eV или кДж/млн и се измерва в електрическа разрядна тръба, в която бързо движещ се електрон се сблъсква с газов елемент, за да изведе един от неговите електрони. По-ниската Енергия на йонизация (ЙЕ), по-добра е способността да се формират катиони.

Това може да се обясни с модела на Бор за атома, тъй като той приема водородоподобен атом, в който електронът се върти около положително заредено ядро поради кулоновата сила на привличане и електронът може да има само фиксирани или квантовани енергийни нива. Енергията на електрона в модела на Бор е квантована и е дадена по-долу :
Където Z е атомния номер, а n е главния квантов номер, където n е цяло число. За водорода, Енергията на йонизация е 13.6eV.

Енергията на йонизация (eV) е енергията, необходима, за да се вземе електрон от n = 1 (основно състояние или най-стабилно състояние) до безкрайност. Следователно, взимайки 0 (eV) референтна точка в безкрайността, Енергията на йонизация може да се запише като :Концепцията за Енергия на йонизация подкрепя доказателствата за модела на Бор за атома, че електронът може да се върти около ядрото във фиксирани или дискретни енергийни нива или обвивки, представени от главния квантов номер 'n'. Когато първият електрон се отдалечава от близостта на положителното ядро, се нуждае от по-голяма енергия, за да се изведе следващият слабо свързан електрон, тъй като електростатичната сила на привличане се увеличава, т.е. втората Енергия на йонизация е по-голяма от първата.

Например, първата йонизационна енергия на Натрия (Na) е дадена като :
И втората йонизационна енергия му е

Следователно, ЙЕ2 > ЙЕ1 (eV). Това е вярно и ако има K брой йонизации, то ЙЕ1 < ЙЕ2 < ЙЕ3……….< ЙЕk

Металите имат ниска Енергия на йонизация. Ниската Енергия на йонизация означава по-добра проводимост на елемента. Например, проводимостта на Сребро (Ag, атомен номер Z = 47) е 6.30 × 107 с/м и неговата Енергия на йонизация е 7.575 eV, а за Мед (Cu, Z = 29) е 5.76 × 107 с/м и неговата Енергия на йонизация е 7.726 eV. В проводници ниската Енергия на йонизация причинява електроните да се движат през положително заредената решетка, формирайки електронен облак.

Фактори, влияещи върху Енергията на йонизация

В периодичната таблица, общата тенденция е, че Енергията на йонизация се увеличава от ляво надясно и намалява от горе надолу. Така че факторите, влияещи върху енергията на йонизация, могат да бъдат обобщени по-долу:

• Размер на атома: Енергията на йонизация намалява с размера на атома, тъй като с увеличаване на атомния радиус кулоновата сила на привличане между ядрото и външния електрон намалява и обратното.

• Ефект на екраниране: Присъствието на вътрешни електрони екранира или ослабява кулоновата сила на привличане между ядрото и валентните електрони. Следователно йонизационната енергия намалява. Броят на вътрешните електрони означава повече екраниране. В случая с злато, обаче, Енергията на йонизация е по-голяма от среброто, дори размерът на златото да е по-голям от среброто. Това е поради слабото екраниране, предлагано от вътрешните d и f орбитали в случая с злато.

• Ядреста заряд: По-големият ядрест заряд прави по-трудно йонизацията на атома, поради по-голямата сила на привличане между ядрото и електроните.

• Електронна конфигурация: По-стабилната електронна конфигурация на атома, по-трудно е да се изведе електрон, следователно по-голяма е Енергията на йонизация.

Източник: Electrical4u

Заявление: Почитайте оригинала, добрият материал заслужава споделяне, ако има нарушение на права, моля се свържете за изтриване.