Was ist Ionisierungsenergie?

Die Fähigkeit eines Elements, seine äußeren Elektronen abzugeben, um positive Ionen zu bilden, zeigt sich in der Menge an Energie, die seinen Atomen zugeführt wird, um die Elektronen aus ihnen herauszunehmen. Diese Energie wird als Ionisierungsenergie bezeichnet. Einfach gesagt, ist die Ionisierungsenergie die Energie, die einem isolierten Atom oder Molekül zugeführt wird, um sein am wenigsten gebundenes Valenzelektron zu entfernen und ein positives Ion zu bilden. Ihre Einheit ist Elektronenvolt eV oder kJ/mol und wird in einem elektrischen Entladungsrohr gemessen, in dem ein schnell bewegtes Elektron mit einem gasförmigen Element kollidiert, um eines seiner Elektronen zu entnehmen. Je geringer die Ionisierungsenergie (IE), desto besser die Fähigkeit, Kationen zu bilden.

Dies kann mit dem Bohr-Modell des Atoms erklärt werden, das ein wasserstoffartiges Atom betrachtet, in dem ein Elektron aufgrund der kolumbischen Anziehungskraft um einen positiv geladenen Kern kreist und das Elektron nur feste oder quantisierte Energieebenen haben kann. Die Energie eines Elektrons im Bohr-Modell ist quantisiert und lautet wie folgt:
Dabei ist Z die Ordnungszahl und n die Hauptquantenzahl, wobei n eine ganze Zahl ist. Für ein Wasserstoffatom beträgt die Ionisierungsenergie 13,6 eV.

Die Ionisierungsenergie (eV) ist die Energie, die erforderlich ist, um das Elektron von n = 1 (Grundzustand oder stabilester Zustand) bis ins Unendliche zu bringen. Daher, wenn man 0 (eV) als Referenz im Unendlichen nimmt, kann die Ionisierungsenergie wie folgt geschrieben werden:Das Konzept der Ionisierungsenergie unterstützt die Beweise für das Bohr-Modell des Atoms, dass das Elektron um den Kern in festen oder diskreten Energieebenen oder Schalen kreisen kann, die durch die Hauptquantenzahl 'n' dargestellt werden. Wenn das erste Elektron sich aus der Nähe des positiv geladenen Kerns entfernt, dann ist mehr Energie erforderlich, um das nächste lose gebundene Elektron zu entfernen, da die elektrostatische Anziehungskraft zunimmt, d. h., die zweite Ionisierungsenergie ist größer als die erste.

Zum Beispiel beträgt die erste Ionisierungsenergie von Natrium (Na):
Und seine zweite Ionisierungsenergie ist

Daher gilt: IE2 > IE1 (eV). Dies gilt auch, wenn es K Anionisierungen gibt, dann ist IE1 < IE2 < IE3……….< IEk

Metalle haben eine geringe Ionisierungsenergie. Eine geringe Ionisierungsenergie bedeutet eine bessere Leitfähigkeit des Elements. Zum Beispiel beträgt die Leitfähigkeit von Silber (Ag, Ordnungszahl Z = 47) 6,30 × 107 S/m und seine Ionisierungsenergie 7,575 eV, und für Kupfer (Cu, Z = 29) 5,76 × 107 S/m und seine Ionisierungsenergie 7,726 eV. In Leitern verursacht die geringe Ionisierungsenergie, dass die Elektronen sich durch das positiv geladene Gitter bewegen und eine Elektronenwolke bilden.

Faktoren, die die Ionisierungsenergie beeinflussen

Im Periodensystem ist der allgemeine Trend, dass die Ionisierungsenergie von links nach rechts zunimmt und von oben nach unten abnimmt. Die Faktoren, die die Ionisierungsenergie beeinflussen, können wie folgt zusammengefasst werden:

• Größe des Atoms: Die Ionisierungsenergie nimmt mit der Größe des Atoms ab, da die kolumbische Anziehungskraft zwischen dem Kern und dem äußersten Elektron mit zunehmendem Atomradius abnimmt und umgekehrt.

• Schirmwirkung: Die Anwesenheit von inneren Schalelektronen schirmt oder schwächt die kolumbische Anziehungskraft zwischen dem Kern und den Valenzelektronen. Daher nimmt die Ionisierungsenergie ab. Die Anzahl der inneren Elektronen bedeutet mehr Schirmung. Allerdings ist die Ionisierungsenergie von Gold größer als die von Silber, obwohl Gold größer ist als Silber. Dies liegt an der schwachen Schirmwirkung, die von den inneren d- und f-Orbitalen bei Gold ausgeübt wird.

• Kernladung: Je höher die Kernladung, desto schwieriger ist es, das Atom zu ionisieren, da die Anziehungskraft zwischen Kern und Elektronen größer ist.

• Elektronenkonfiguration: Je stabiler die Elektronenkonfiguration des Atoms, desto schwieriger ist es, ein Elektron zu entziehen, daher ist die Ionisierungsenergie höher.

Quelle: Electrical4u

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