Co je ionizační energie?
Schopnost prvku odevzdat své nejvnější elektrony za vzniku kladných iontů se projevuje množstvím energie dodané jeho atomům, které je dostatečné k tomu, aby z nich byly elektrony odstraněny. Tato energie se nazývá Ionizační energie. Jednoduše řečeno, ionizační energie je energie dodaná izolovanému atomu nebo molekule, aby byl vyhozen jeho nejslaběji vázaný valenční elektron a tím vzniklo kladné ion. Její jednotka je elektronovolt (eV) nebo kJ/mol a měří se v elektrickém výbojkovém trubici, kde rychle se pohybující elektron naráží na plynný prvek a vytlačí jeden z jeho elektronů. Nižší ionizační energie (IE) znamená lepší schopnost formovat kationty.
Toto lze vysvětlit pomocí Bohrův model atomu, který uvažuje hydrogenový atom, kde elektron obíhá pozitivně nabité jádro díky kolumbové síle přitažení a elektron může mít pouze pevné nebo kvantizované energetické úrovně. Energie Bohrovského elektronu je kvantizovaná a dána následovně:
Kde Z je protonové číslo a n je hlavní kvantové číslo, kde n je celé číslo. Pro vodíkový atom je ionizační energie 13,6 eV.
Ionizační energie (eV) je energie potřebná k tomu, aby se elektron přesunul z n = 1 (základní stav nebo nejstabilnější stav) do nekonečna. Vzhledem k tomu, že se volí 0 (eV) jako referenční hodnota v nekonečnu, lze ionizační energii zapsat jako:
Koncept ionizační energie podporuje důkaz Bohrova modelu atomu, že elektron může obíhat jádro v pevných nebo diskrétních energetických úrovních nebo slupkách reprezentovaných hlavním kvantovým číslem 'n'. Jak první elektron odejde z blízkosti pozitivně nabitého jádra, tak je potřeba větší energie k odstranění dalšího slabě vázaného elektronu, protože elektrostatická síla přitažení roste, tj. druhá ionizační energie je větší než první.
Například první ionizační energie sodíku (Na) je dána jako:
A jeho druhá ionizační energie je
Tedy, IE2 > IE1 (eV). To platí i v případě, že existuje K počet ionizací, pak IE1 < IE2 < IE3……….< IEk
Kovy mají nízkou ionizační energii. Nízká ionizační energie znamená lepší vodivost prvku. Například vodivost stříbra (Ag, protonové číslo Z = 47) je 6,30 × 107 S/m a jeho ionizační energie je 7,575 eV a pro měď (Cu, Z = 29) je 5,76 × 107 S/m a její ionizační energie je 7,726 eV. U vodivců způsobuje nízká ionizační energie, že elektrony se pohybují po celé pozitivně nabité mřížce, tvoří elektronovou mrak.
Faktory ovlivňující ionizační energii
V periodické tabulce je obecný trend, že ionizační energie roste zleva doprava a klesá shora dolů. Faktory ovlivňující ionizační energii lze shrnout následovně:
Velikost atomu: Ionizační energie klesá s velikostí atomu, protože s rostoucí atomovým poloměrem klesá kolumbova síla přitažení mezi jádrem a nejvnějším elektronem a naopak.
Efékt štítu: Přítomnost vnitřních elektronů štítu nebo oslabují kolumbovu sílu přitažení mezi jádrem a valenčními elektrony. Proto ionizační energie klesá. Počet vnitřních elektronů znamená více štítu. Nicméně, v případě zlata je ionizační energie větší než u stříbra, i když zlato má větší rozměry než stříbro. To je způsobeno slabším štítem poskytovaným vnitřními d a f orbitaly v případě zlata.
Jádrové náboje: Čím větší jádrové náboje, tím obtížnější je ionizace atomu z důvodu větší síly přitažení mezi jádrem a elektrony.
Elektronová konfigurace: Čím stabilnější je elektronová konfigurace atomu, tím obtížnější je vytažení elektronu a tím větší ionizační energie.
Zdroj: Electrical4u
Poznámka: Respektujte originál, dobré články jsou stojí za sdílení, pokud dochází k porušení autorských práv, obraťte se prosím na nás k odstranění.
