چه چیزی انرژی یونیزاسیون است

عنصری که توانایی دارد الکترون‌های بیرونی خود را به منظور تشکیل یون‌های مثبت از دست بدهد، این توانایی را در مقدار انرژی که به اتم‌های آن تامین می‌شود برای بیرون کشیدن الکترون‌ها از آن‌ها نشان می‌دهد. این انرژی به عنوان انرژی یونیزاسیون شناخته می‌شود. به طور ساده، انرژی یونیزاسیون انرژی تامین شده به یک اتم یا مولکول جداگانه است که الکترون پوششی با ضعیف‌ترین پیوند را برای تشکیل یک یون مثبت بیرون می‌کند. واحد آن الکترون-ولت eV یا kJ/mol است و در یک لوله تصعید الکتریکی اندازه‌گیری می‌شود که در آن الکترون سریع حرکت‌کننده با یک عنصر گازی برخورد می‌کند تا یکی از الکترون‌های آن را بیرون بکشد. هرچه انرژی یونیزاسیون (IE) کمتر باشد، توانایی تشکیل کاتیون‌ها بیشتر است.

این می‌تواند با مدل اتم بوهر توضیح داده شود، که یک اتم مشابه هیدروژن را در نظر می‌گیرد که الکترون در اطراف هسته مثبت شارژ شده به دلیل نیروی جاذبه کلمبی می‌چرخد و الکترون فقط می‌تواند سطوح انرژی ثابت یا کوانتایز شده داشته باشد. انرژی الکترون مدل بوهر کوانتایز شده است و به صورت زیر داده می‌شود :
که در آن Z عدد اتمی و n عدد کوانتومی اصلی است که n یک عدد صحیح است. برای اتم هیدروژن، انرژی یونیزاسیون 13.6eV است.

انرژی یونیزاسیون (eV) انرژی مورد نیاز برای انتقال الکترون از n = 1 (حالت پایه یا حالت پایدارترین) به بی‌نهایت است. بنابراین با در نظر گرفتن مرجع 0 (eV) در بی‌نهایت، انرژی یونیزاسیون می‌تواند به صورت زیر نوشته شود :مفهوم انرژی یونیزاسیون شواهد مدل اتم بوهر را که الکترون می‌تواند در سطوح انرژی ثابت یا گسسته حول هسته مثبت شارژ شده می‌چرخد را پشتیبانی می‌کند که توسط عدد کوانتومی اصلی 'n' نشان داده می‌شود. همانطور که اولین الکترون از ناحیه هسته مثبت شارژ شده دور می‌شود، انرژی بیشتری برای بیرون کشیدن الکترون بعدی که ضعیف‌تر پیوند شده است نیاز است زیرا نیروی الکترواستاتیک جذب افزایش می‌یابد، یعنی انرژی یونیزاسیون دوم بیشتر از اولی است.

به عنوان مثال، اولین انرژی یونیزاسیون سدیم (Na) به صورت زیر داده می‌شود :
و انرژی یونیزاسیون دوم آن

بنابراین، IE2 > IE1 (eV). این موضوع همچنین در صورت وجود K تعداد یونیزاسیون‌ها صدق می‌کند، یعنی IE1 < IE2 < IE3……….< IEk

فلزات انرژی یونیزاسیون کمی دارند. انرژی یونیزاسیون کمی به معنای هدایتی بیشتر عناصر است. به عنوان مثال، هدایتی نقره (Ag، عدد اتمی Z = 47) 6.30 × 107 s/m و انرژی یونیزاسیون آن 7.575 eV است و برای مس (Cu، Z = 29) 5.76 × 107 s/m و انرژی یونیزاسیون آن 7.726 eV است. در هادی‌ها انرژی یونیزاسیون کمی باعث می‌شود الکترون‌ها در سراسر شبکه مثبت شارژ شده حرکت کنند و یک ابر الکترونی تشکیل دهند.

عوامل موثر بر انرژی یونیزاسیون

در جدول تناوبی، روند کلی این است که انرژی یونیزاسیون از چپ به راست افزایش می‌یابد و از بالا به پایین کاهش می‌یابد. بنابراین عوامل موثر بر انرژی یونیزاسیون می‌تواند به شرح زیر خلاصه شود:

• اندازه اتم: انرژی یونیزاسیون با افزایش اندازه اتم کاهش می‌یابد زیرا هرچه شعاع اتمی افزایش می‌یابد، نیروی جاذبه کلمبی بین هسته و الکترون بیرونی کاهش می‌یابد و برعکس.

• اثر محافظتی: حضور الکترون‌های پوشش داخلی نیروی جاذبه کلمبی بین هسته و الکترون‌های پوششی را ضعیف می‌کند. بنابراین انرژی یونیزاسیون کاهش می‌یابد. تعداد بیشتر الکترون‌های داخلی به معنای محافظت بیشتر است. با این حال، در مورد طلا، انرژی یونیزاسیون بیشتر از نقره است حتی اگر اندازه طلا بیشتر از نقره باشد. این به دلیل محافظت ضعیفی است که توسط مدارهای d و f داخلی در مورد طلا ارائه می‌شود.

• بار هسته‌ای: هرچه بار هسته‌ای بیشتر باشد، دشوارتر خواهد بود اتم را یونیزه کنیم زیرا نیروی جاذبه بین هسته و الکترون‌ها بیشتر است.

• پیکربندی الکترونی: هرچه پیکربندی الکترونی اتم پایدارتر باشد، دشوارتر خواهد بود الکترونی را بیرون بکشیم بنابراین انرژی یونیزاسیون بیشتر است.

منبع: Electrical4u

بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاشتن دارند، اگر نقض حق تکثیر وجود دارد لطفاً تماس بگیرید و حذف کنید.