Co to jest energia jonizacji?

Możliwość oddania najbardziej zewnętrznych elektronów przez pierwiastek w celu utworzenia jonów dodatnich manifestuje się w ilości energii dostarczonej do jego atomów, wystarczającej do usunięcia elektronów z nich. Ta energia jest znana jako Energia Jonizacji. Po prostu mówiąc, Energia Jonizacji to energia dostarczona izolowanemu atomowi lub cząsteczce, aby wybić jego najmniej związane elektrony powłoki walencyjnej i utworzyć jon dodatni. Jej jednostką jest elektronowolt eV lub kJ/mol i jest mierzona w rurze rozładowania elektrycznego, w której szybko poruszający się elektron zderza się z gazowym pierwiastkiem, aby wyrzucić jeden z jego elektronów. Im mniejsza Energia Jonizacji (EJ), tym lepsza zdolność do tworzenia kationów.

To można wyjaśnić za pomocą modelu Bohra atomu, który zakłada atom podobny do wodoru, w którym elektron krąży wokół dodatnio naładowanego jądra ze względu na siłę przyciągania kulombowskiego, a elektron może mieć tylko stałe lub kwantowane poziomy energetyczne. Energię elektronu w modelu Bohra można kwantować i przedstawić następująco :
Gdzie Z to liczba atomowa, a n to główna liczba kwantowa, gdzie n jest liczbą całkowitą. Dla atomu wodory Energia Jonizacji wynosi 13,6 eV.

Energia Jonizacji (eV) to energia potrzebna do przeniesienia elektronu z n = 1 (stan podstawowy lub najbardziej stabilny) do nieskończoności. Stąd, przyjmując 0 (eV) jako odniesienie w nieskończoności, Energia Jonizacji można zapisać jako :Koncepcja Energi Jonizacji potwierdza dowody modelu Bohra atomu, że elektron może krążyć wokół jądra w stałych lub dyskretnych poziomach energetycznych lub powłokach reprezentowanych przez główną liczbę kwantową 'n'. Gdy pierwszy elektron oddala się od okolicy dodatniego jądra, wymagana jest większa energia do usunięcia następnego luźno związanych elektronu, ponieważ siła elektrostatyczna przyciągania wzrasta, tj. druga Energia Jonizacji jest większa niż pierwsza.

Na przykład, pierwsza energia jonizacji sodu (Na) wynosi :
A jej druga Energia Jonizacji wynosi

Stąd, EJ2 > EJ1 (eV). To jest również prawdziwe, jeśli ma miejsce K jonizacji, wtedy EJ1 < EJ2 < EJ3……….< EJk

Metale mają niską Energię Jonizacji. Niska Energia Jonizacji oznacza lepszą przewodność elementu. Na przykład, przewodność srebra (Ag, liczba atomowa Z = 47) wynosi 6,30 × 107 s/m, a jego Energia Jonizacji wynosi 7,575 eV, a dla miedzi (Cu, Z = 29) 5,76 × 107 s/m, a jej Energia Jonizacji wynosi 7,726 eV. W przewodnikach niska Energia Jonizacji powoduje, że elektrony mogą się poruszać w całym ujemnie naładowanym układzie, tworząc chmurę elektronową.

Czynniki wpływające na Energię Jonizacji

W układzie okresowym ogólna tendencja polega na tym, że Energia Jonizacji zwiększa się od lewej do prawej i maleje od góry do dołu. Czynniki wpływające na energię jonizacji można podsumować poniżej:

• Rozmiar Atoma: Energia Jonizacji maleje wraz z rozmiarem atomu, ponieważ gdy promień atomowy zwiększa się, siła kulombowska przyciągania między jądrem a najbardziej zewnętrznym elektronem maleje, a odwrotnie.

• Efekt Ekranujący: Obecność elektronów powłok wewnętrznych ekranuje lub osłabia siłę kulombowską przyciągania między jądrem a elektronami powłoki walencyjnej. Stąd energia jonizacji maleje. Liczba elektronów wewnętrznych oznacza większy efekt ekranujący. Jednak w przypadku złota, Energia Jonizacji jest większa niż srebra, nawet jeśli rozmiar złota jest większy niż srebra. Jest to spowodowane słabym efektem ekranującym oferowanym przez wewnętrzne orbity d i f w przypadku złota.

• Ładunek Jądra: Im większy ładunek jądra, tym trudniej jonizować atom z powodu większej siły przyciągania między jądrem a elektronami.

• Konfiguracja Elektronowa: Im stabilniejsza konfiguracja elektronowa atomu, tym trudniej wyrwać elektron, stąd większa Energia Jonizacji.

Źródło: Electrical4u

Oświadczenie: Szacujemy oryginał, dobre artykuły są warte udostępniania, w przypadku naruszenia praw autorskich prosimy o kontakt w celu usunięcia.