Mi az ionizációs energia?

Egy elem képessége, hogy adja el a legkülső elektronjait pozitív iónok létrehozására, megjelenik abban, hogy mennyi energiát kell szolgáltatni annak atomjainak, hogy elvegyék belőlük az elektronokat. Ez az energia ismert Ionizációs Energia néven. Egyszerűen fogalmazva, az Ionizációs Energia az a energia, amelyet egy izolált atomnak vagy molekulának szolgáltatunk, hogy kiüti a leggyengébben kötött valenciagörbe elektronját, és így pozitív iónt hozzon létre. Az egysége elektron-volt eV vagy kJ/mol, és elektromos discusziós tübbben mérik, ahol egy gyorsan mozgó elektron ütközik egy gáz alakú elemmel, hogy kihajtsa belőle az egyik elektronját. A kevesebb Ionizációs Energia (IE), annál jobb a cationok formálására való képesség.

Ezt a Bohr atommodell segítségével lehet megérteni, ami azt feltételezi, hogy a hidrogénhez hasonló atom esetén az elektron egy pozitívan töltött mag körül forog a Kolumbusz-erő vonzás miatt, és az elektron csak rögzített vagy kvantált energiaszinteket vehet fel. A Bohr modell szerinti elektron energia kvantált, és a következőképpen adható meg:
Ahol Z az atomi szám, n pedig a főkvantumszám, ahol n egy egész szám. A hidrogén atom esetén az ionizációs energia 13.6eV.

Az Ionizációs Energia (eV) az a energia, amelyre szükség van, hogy az elektronot n = 1 (alapállapot vagy legstabilabb állapot) végtelenségig vigyessük. Tehát, ha nullát (eV) veszünk alapul a végtelenben, az Ionizációs Energia így írható le:Az Ionizációs Energia fogalma támogatja a Bohr atommodell bizonyítékát, miszerint az elektron a mag körül rögzített vagy diszkrét energiaszinteken vagy rétegeken forog, amelyeket a főkvantumszám 'n' jelöl. Ahogy az első elektron távolodik a pozitív mag közvetlen környékétől, akkor nagyobb energia szükséges, hogy elvegye a következő gyengébben kötött elektront, mivel a kolumbuszi erő vonzása növekszik, azaz a második ionizációs energia nagyobb, mint az első.

Például a sódium (Na) első ionizációs energia a következőképpen adható meg:
És a második Ionizációs Energia

Tehát, IE2 > IE1 (eV). Ez igaz, ha van K számú ionizáció, akkor IE1 < IE2 < IE3……….< IEk

A fémdobozok rendszerint alacsony Ionizációs Energia-val rendelkeznek. Alacsony Ionizációs Energia jobb vezetőképességet jelent. Például a ezüst (Ag, atomi szám Z = 47) vezetőképessége 6.30 × 107 s/m, és az Ionizációs Energia 7.575 eV, míg a réz (Cu, Z = 29) esetén a vezetőképesség 5.76 × 107 s/m, és az Ionizációs Energia 7.726 eV. A vezetők esetén az alacsony Ionizációs Energia miatt az elektronok mozognak a pozitívan töltött rácsban, alkotva egy elektronfelhőt.

Az Ionizációs Energia befolyásoló tényezői

A periódusos rendszerben általánosságban a trend, hogy az Ionizációs Energia növekszik balról jobbra, és csökken fentről lent. Így az ionizációs energiát befolyásoló tényezőket összefoglalva:

• Az atom mérete: Az Ionizációs Energia csökken az atom méretével, mert ahogy az atomi sugár növekszik, a nukleus és a legkülső elektron közötti kolumbuszi vonzóerő csökken, és fordítva.

• Elvédési hatás: A belső rétegbeli elektronok elvédik vagy gyengebbé teszik a nukleus és a valenciagörbe elektronok közötti kolumbuszi vonzóerőt. Így az ionizációs energia csökken. A belső elektronok száma több elvédést jelent. Ugyanakkor az arany esetében az Ionizációs Energia nagyobb, mint az ezüst, bár az arany mérete nagyobb, mint az ezüst. Ez azért van, mert az arany esetében a belső d és f orbitálak gyengén védik.

• Nukleáris töltés: Minél nagyobb a nukleáris töltés, annál nehezebb lesz az atom ionizálása, mert a nukleus és az elektronok közötti vonzóerő nagyobb.

• Elektronkonfiguráció: Minél stabilabb az atom elektronkonfigurációja, annál nehezebb lesz elektronot elvenni, tehát nagyobb az Ionizációs Energia.

Forrás: Electrical4u

Megjegyzés: Tiszteletben tartva az eredeti, jó cikkek megosztandóak, ha sértés történt, kérjük, vegye fel a kapcsolatot a törlés érdekében.