आयनन ऊर्जा क्या है?

एक तत्व की अपने बाहरी इलेक्ट्रॉनों को देने की क्षमता धनात्मक आयन बनाने के लिए उसके परमाणुओं को पर्याप्त ऊर्जा देने से प्रदर्शित होती है। यह ऊर्जा आयनन ऊर्जा के रूप में जानी जाती है। सरल शब्दों में, आयनन ऊर्जा एक अलग-थलग परमाणु या अणु को इसके सबसे ढीले बंधित वालेंस शेल इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने और धनात्मक आयन बनाने के लिए दी गई ऊर्जा है। इसकी इकाई इलेक्ट्रॉन-वोल्ट eV या kJ/mol है और इसे एक इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज ट्यूब में मापा जाता है, जिसमें एक तेज गति से चलने वाला इलेक्ट्रॉन एक गैसीय तत्व के साथ टकराता है और उसका एक इलेक्ट्रॉन बाहर निकाल देता है। आयनन ऊर्जा (IE) कम होने से धनात्मक आयन बनाने की क्षमता बढ़ती है।

यह बोहर के परमाणु मॉडल के साथ समझाया जा सकता है, जिसमें एक हाइड्रोजन जैसा परमाणु माना जाता है, जिसमें एक इलेक्ट्रॉन धनात्मक आवेशित नाभिक के चारों ओर कोलंबिक बल के कारण घूमता है और इलेक्ट्रॉन केवल निश्चित या विक्टराइज्ड ऊर्जा स्तरों में हो सकता है। बोहर मॉडल के इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा विक्टराइज्ड होती है और नीचे दिया गया है :
जहाँ, Z परमाणु संख्या है और n मुख्य क्वांटम संख्या है, जहाँ n एक पूर्णांक है। हाइड्रोजन परमाणु के लिए, आयनन ऊर्जा 13.6eV है।

आयनन ऊर्जा (eV) इलेक्ट्रॉन को n = 1 (सबसे स्थिर अवस्था) से अनंत तक ले जाने के लिए आवश्यक ऊर्जा है। इसलिए अनंत पर 0 (eV) रेफरेंस लेने पर, आयनन ऊर्जा निम्न प्रकार लिखी जा सकती है :आयनन ऊर्जा की अवधारणा बोहर के परमाणु मॉडल का समर्थन करती है, जिसमें इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर निश्चित या विक्टराइज्ड ऊर्जा स्तरों या शेल्स में घूमता है, जिसे मुख्य क्वांटम संख्या 'n' द्वारा दर्शाया जाता है। जैसे-जैसे पहला इलेक्ट्रॉन धनात्मक नाभिक के निकट से दूर होता जाता है, तो अगले ढीले बंधित इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, क्योंकि इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण बल बढ़ता जाता है, अर्थात् दूसरी आयनन ऊर्जा पहली से अधिक होती है।

उदाहरण के लिए, सोडियम (Na) की पहली आयनन ऊर्जा निम्न प्रकार दी गई है :
और इसकी दूसरी आयनन ऊर्जा

इसलिए, IE2 > IE1 (eV)। यह भी सत्य है, अगर K संख्या के आयनन हों, तो IE1 < IE2 < IE3……….< IEk

धातुओं की आयनन ऊर्जा कम होती है। कम आयनन ऊर्जा का अर्थ है तत्व की बेहतर चालकता। उदाहरण के लिए, चांदी (Ag, परमाणु संख्या Z = 47) की चालकता 6.30 × 107 s/m है और इसकी आयनन ऊर्जा 7.575 eV है और तांबे (Cu, Z = 29) की 5.76 × 107 s/m है और इसकी आयनन ऊर्जा 7.726 eV है। चालक में कम आयनन ऊर्जा के कारण इलेक्ट्रॉन धनात्मक लैटिस के सारे भागों में घूमते हैं, इलेक्ट्रॉन क्लाउड बनाते हैं।

आयनन ऊर्जा पर प्रभाव डालने वाले कारक

पीरियोडिक तालिका में, सामान्य रूप से आयनन ऊर्जा बाएं से दाएं बढ़ती है और ऊपर से नीचे घटती है। इसलिए आयनन ऊर्जा पर प्रभाव डालने वाले कारकों को नीचे सारांशित किया जा सकता है:

• परमाणु का आकार: आयनन ऊर्जा परमाणु के आकार के साथ घटती है, क्योंकि जैसे-जैसे परमाणु त्रिज्या बढ़ती है, नाभिक और बाहरी इलेक्ट्रॉन के बीच कोलंबिक आकर्षण बल कम होता है और इसका विपरीत।

• शील्डिंग प्रभाव: आंतरिक शेल इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति नाभिक और वालेंस शेल इलेक्ट्रॉनों के बीच कोलंबिक आकर्षण बल को दुर्बल करती है। इसलिए आयनन ऊर्जा घटती है। आंतरिक इलेक्ट्रॉनों की संख्या अधिक शील्डिंग का अर्थ है। हालांकि, सोने के मामले में, चांदी से अधिक आकार होने पर भी आयनन ऊर्जा अधिक होती है। यह सोने के आंतरिक d और f ऑर्बिटल्स द्वारा प्रदान किए गए कम शील्डिंग के कारण है।

• नाभिकीय आवेश: जितना अधिक नाभिकीय आवेश, उतना ही अधिक आकर्षण बल नाभिक और इलेक्ट्रॉनों के बीच होगा, इसलिए आयनन कठिन होगा।

• इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: परमाणु का जितना स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास, उतना ही कठिन होगा इलेक्ट्रॉन को निकालना, इसलिए अधिक आयनन ऊर्जा।

स्रोत: Electrical4u

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