Τι είναι η Ενέργεια Ιονισμού;

Η δυνατότητα ενός στοιχείου να δώσει τους εξωτερικούς του ηλεκτρόνες για να σχηματίσει θετικά ιόντα φαίνεται στην ποσότητα ενέργειας που παρέχεται στα άτομά του αρκετά για να αφαιρέσει τα ηλεκτρόνια από αυτά. Αυτή η ενέργεια είναι γνωστή ως Ionisation Energy. Σε λίγα λόγια, η Ionisation Energy είναι η ενέργεια που παρέχεται σε ένα μοναδικό άτομο ή μόριο για να αφαιρέσει το πιο ελαφρά κρατημένο ηλεκτρόνιο του βαθμού πληθυντικού για να σχηματίσει θετικό ίον. Το μονάδικο μέτρο είναι electron-volt eV ή kJ/mol και μετριέται σε έναν ηλεκτρικό διαχωριστή στον οποίο ένα γρήγορα κινούμενο ηλεκτρόνιο συγκρούεται με ένα αέριο στοιχείο για να αφαιρέσει ένα από τα ηλεκτρόνια του. Όσο μικρότερη είναι η Ionisation Energy (IE), τόσο καλύτερη είναι η δυνατότητα να σχηματίζονται κατιόντα.

Αυτό μπορεί να εξηγηθεί με το Bohr model of an atom, στο οποίο λαμβάνεται υπόψη ένα υδρογενοειδές άτομο στο οποίο ένα ηλεκτρόνιο περιστρέφεται γύρω από ένα θετικά φορτισμένο πυρήνα λόγω της κολουμβικής δύναμης ελκύσεως και το ηλεκτρόνιο μπορεί να έχει μόνο σταθερά ή ποσοτεταγμένα επίπεδα ενέργειας. Η ενέργεια ενός ηλεκτρονίου του Bohr model είναι ποσοτεταγμένη και δίνεται ως εξής :
Όπου, Z είναι το ατομικόν αριθμό και n είναι ο κύριος κβαντικός αριθμός όπου n είναι ακέραιος. Για ένα άτομο υδρογόνου, η Ionisation energy είναι 13.6eV.

Η Ionisation Energy (eV) είναι η ενέργεια που απαιτείται για να πάρει το ηλεκτρόνιο από n = 1 (βασικό κατάστημα ή το πιο σταθερό κατάστημα) στο άπειρο. Άρα, παίρνοντας 0 (eV) αναφορά στο άπειρο, η Ionisation Energy μπορεί να γραφτεί ως εξής :Η έννοια της Ionisation Energy υποστηρίζει την απόδειξη του μοντέλου Bohr του άτομου ότι το ηλεκτρόνιο μπορεί να περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα σε σταθερά ή διακριτά επίπεδα ενέργειας ή φύλλα που αντιπροσωπεύονται από τον κύριο κβαντικό αριθμό 'n'. Όσο το πρώτο ηλεκτρόνιο απομακρύνεται από την περιοχή του θετικά φορτισμένου πυρήνα, τόσο μεγαλύτερη ενέργεια απαιτείται για να αφαιρεθεί το επόμενο ελαφρά κρατημένο ηλεκτρόνιο, καθώς η ηλεκτροστατική δύναμη ελκύσεως αυξάνεται, δηλαδή, η δεύτερη Ionisation Energy είναι μεγαλύτερη από την πρώτη.

Για παράδειγμα, η πρώτη ionization energy του Νάτριου (Na) δίνεται ως :
Και η δεύτερη Ionisation Energy είναι

Άρα, IE2 > IE1 (eV). Αυτό είναι επίσης αληθές αν υπάρχουν K αριθμός ιονισμών, τότε IE1 < IE2 < IE3……….< IEk

Τα μέταλλα έχουν χαμηλή Ionisation Energy. Χαμηλή Ionisation Energy σημαίνει καλύτερη διαγωνιστικότητα του στοιχείου. Για παράδειγμα, η διαγωνιστικότητα του Αργυρού (Ag, ατομικός αριθμός Z = 47) είναι 6.30 × 107 s/m και η Ionisation Energy του είναι 7.575 eV και για το Χαλκό (Cu, Z = 29) είναι 5.76 × 107 s/m και η Ionisation Energy του είναι 7.726 eV. Στους conductors, η χαμηλή Ionisation Energy προκαλεί τα ηλεκτρόνια να κινούνται σε ολόκληρη την θετικά φορτισμένη ομάδα, σχηματίζοντας μια νεφέλη ηλεκτρονίων.

Παράγοντες που Επηρεάζουν την Ionisation Energy

Στο περιοδικό τάξιμο, η γενική τάση είναι ότι η Ionisation Energy αυξάνει από αριστερά προς δεξιά και μειώνεται από πάνω προς κάτω. Άρα, οι παράγοντες που επηρεάζουν την ενέργεια ιονισμού μπορούν να συνοψιστούν ως εξής:

• Μέγεθος του Ατόμου: Η Ionisation Energy μειώνεται με το μέγεθος του ατόμου, καθώς όσο αυξάνεται ο ατομικός ακτίνας, η κολουμβική δύναμη ελκύσεως μεταξύ του πυρήνα και του εξωτερικού ηλεκτρονίου μειώνεται και αντίστροφα.

• Εφέ αποκλεισμού: Η παρουσία εσωτερικών ηλεκτρονίων φραγματίζει ή αδυναμώνει την κολουμβική δύναμη ελκύσεως μεταξύ του πυρήνα και των ηλεκτρονίων του βαθμού πληθυντικού. Άρα, η ενέργεια ιονισμού μειώνεται. Ο αριθμός των εσωτερικών ηλεκτρονίων σημαίνει περισσότερο εφέ αποκλεισμού. Ωστόσο, στην περίπτωση του χρυσού, η Ionisation Energy είναι μεγαλύτερη από το αργυρό, ακόμη κι αν το μέγεθος του χρυσού είναι μεγαλύτερο από το αργυρό. Αυτό οφείλεται στο αδύναμο εφέ αποκλεισμού που προσφέρουν τα εσωτερικά d και f όρβιτα στην περίπτωση του χρυσού.

• Νομικό φόρτισμα: Όσο μεγαλύτερο είναι το νομικό φόρτισμα, τόσο πιο δύσκολο είναι να ιονιστεί το άτομο λόγω της μεγαλύτερης δύναμης ελκύσεως μεταξύ πυρήνα και ηλεκτρονίων.

• Ηλεκτρονική διάταξη: Όσο πιο σταθερή είναι η ηλεκτρονική διάταξη του ατόμου, τόσο πιο δύσκολο είναι να αφαιρεθεί ένα ηλεκτρόνιο, και άρα μεγαλύτερη είναι η Ionisation Energy.

Πηγή: Electrical4u

Δήλωση: Σεβαστείτε το αρχικό, καλά άρθρα αξίζουν να μοιραστούν, αν υπάρχει παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων παρακαλείτε να επικοινωνήσετε για διαγραφή.