พลังงานไอออไนซ์คืออะไร
ความสามารถของธาตุในการให้ประจุอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดเพื่อสร้างไอออนบวกปรากฏในปริมาณพลังงานที่ให้แก่อะตอมเพียงพอที่จะนำอิเล็กตรอนออกจากมัน พลังงานนี้เรียกว่าIonisation Energy หรือพลังงานไอโอไนเซชัน อย่างง่ายๆ พลังงานไอโอไนเซชันคือพลังงานที่ให้แก่อะตอมหรือโมเลกุลที่แยกออกมาเพื่อทำให้อิเล็กตรอนที่ผูกมัดหลวมที่สุดในชั้นวาเลนซ์ถูกทำลายออกไปเพื่อสร้างไอออนบวก หน่วยของมันคืออิเล็กตรอน-โวลต์ eV หรือ kJ/mol และวัดได้ในหลอดไฟฟ้าสถิตที่อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เร็วชนกับธาตุที่เป็นก๊าซเพื่อขับไล่อิเล็กตรอนออกหนึ่งตัว พลังงานไอโอไนเซชัน (IE) น้อยเท่าใด ความสามารถในการสร้างแคตไอออนยิ่งดีเท่านั้น
สามารถอธิบายได้ด้วยโมเดลอะตอมของบอร์ โดยพิจารณาอะตอมที่คล้ายไฮโดรเจนที่อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสที่มีประจุบวกเนื่องจากแรงดึงดูดคูลอมบ์และอิเล็กตรอนสามารถมีระดับพลังงานที่คงที่หรือปริมาณพลังงานที่กำหนดได้ พลังงานของอิเล็กตรอนในโมเดลของบอร์ถูกปริมาณพลังงานและแสดงดังนี้ :
เมื่อ Z คือเลขอะตอมและ n คือจำนวนควอนตัมหลักที่ n เป็นจำนวนเต็ม สำหรับอะตอมไฮโดรเจน พลังงานไอโอไนเซชันคือ 13.6eV
พลังงานไอโอไนเซชัน (eV) คือพลังงานที่จำเป็นในการนำอิเล็กตรอนจาก n = 1 (สถานะพื้นฐานหรือสถานะที่มั่นคงที่สุด) ไปยังอนันต์ ดังนั้นการใช้ 0 (eV) เป็นอ้างอิงที่อนันต์ พลังงานไอโอไนเซชันสามารถเขียนเป็น :
แนวคิดของการไอโอไนเซชันสนับสนุนหลักฐานของโมเดลอะตอมของบอร์ที่อิเล็กตรอนสามารถโคจรรอบนิวเคลียสในระดับพลังงานที่คงที่หรือเปลือกแทนด้วยจำนวนควอนตัมหลัก 'n' เมื่ออิเล็กตรอนแรกหายไปจากบริเวณใกล้นิวเคลียสบวก แล้วต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการนำอิเล็กตรอนที่ผูกมัดหลวมถัดไปออกไปเนื่องจากแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิติเพิ่มขึ้น กล่าวคือ พลังงานไอโอไนเซชันครั้งที่สองมากกว่าครั้งที่หนึ่ง
ตัวอย่างเช่น พลังงานไอโอไนเซชันครั้งแรกของโซเดียม (Na) คือ :
และพลังงานไอโอไนเซชันครั้งที่สองคือ
ดังนั้น IE2 > IE1 (eV) นี่ยังเป็นจริงหากมีการไอโอไนเซชัน K ครั้ง แล้ว IE1 < IE2 < IE3……….< IEk
โลหะมีพลังงานไอโอไนเซชันต่ำ พลังงานไอโอไนเซชันต่ำหมายความว่ามีการนำไฟฟ้าที่ดี เช่น การนำไฟฟ้าของเงิน (Ag, เลขอะตอม Z = 47) คือ 6.30 × 107 s/m และพลังงานไอโอไนเซชันคือ 7.575 eV ส่วนทองแดง (Cu, Z = 29) คือ 5.76 × 107 s/m และพลังงานไอโอไนเซชันคือ 7.726 eV ในตัวนำไฟฟ้า พลังงานไอโอไนเซชันต่ำทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ตลอดโครงสร้างที่มีประจุบวก สร้างเป็นคลาวด์อิเล็กตรอน
ปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานไอโอไนเซชัน
ในตารางธาตุ แนวโน้มทั่วไปคือพลังงานไอโอไนเซชันเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาและลดลงจากบนลงล่าง ดังนั้นปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานไอโอไนเซชันสามารถสรุปได้ดังนี้:
ขนาดของอะตอม: พลังงานไอโอไนเซชันลดลงตามขนาดของอะตอม เพราะเมื่อรัศมีอะตอมเพิ่มขึ้น แรงดึงดูดคูลอมบ์ระหว่างนิวเคลียสและอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดลดลงและตรงกันข้าม
ผลของชีลด์: การมีอิเล็กตรอนในชั้นภายในช่วยลดหรือทำให้แรงดึงดูดคูลอมบ์ระหว่างนิวเคลียสและอิเล็กตรอนชั้นวาเลนซ์อ่อนแอลง ดังนั้น พลังงานไอโอไนเซชัน ลดลง จำนวนอิเล็กตรอนในชั้นภายในหมายความว่ามีชีลด์มากขึ้น อย่างไรก็ตาม ในกรณีของทองคำ พลังงานไอโอไนเซชันมากกว่าเงินแม้ว่าขนาดของทองคำจะมากกว่าเงิน เนื่องจากชีลด์ที่อ่อนแอจากวงโคจร d และ f ภายในในกรณีของทองคำ
ประจุนิวเคลียส: ยิ่งประจุนิวเคลียสมากขึ้น ยิ่งยากที่จะไอโอไนเซชันอะตอมเนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสและอิเล็กตรอนมากขึ้น
การจัดเรียงอิเล็กตรอน: ยิ่งการจัดเรียงอิเล็กตรอนของอะตอมมั่นคงมากขึ้น ยิ่งยากที่จะถอนอิเล็กตรอนออกไป ดังนั้นพลังงานไอโอไนเซชันยิ่งมาก
แหล่งที่มา: Electrical4u
คำชี้แจง: เคารพ ต้นฉบับ บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อลบ
