Що таке енергія іонізації?
Здатність елемента віддавати свої зовнішні електрони для формування позитивних іонів проявляється у кількості енергії, яка надається його атомам, достатньої для вилучення електронів з них. Ця енергія відома як Енергія Іонізації. Простими словами, Енергія Іонізації - це енергія, надана ізольованому атому або молекулі, щоб викинути його найменше обмежений валентний електрон для формування позитивного іону. Її одиницями є електрон-вольт eV або кДж/моль, і вона вимірюється в електричній розрядній трубці, де швидко рухомий електрон зіткнеться з газоподібним елементом, щоб викинути одного з його електронів. Чим менша Енергія Іонізації (ЕІ), тим краща здатність до формування катіонів.
Це можна пояснити за допомогою моделі атома Бора, оскільки вона розглядає атом, подібний водню, в якому електрон обертається навколо додатно зарядженого ядра через колумбову силу притягання, і електрон може мати лише фіксовані або квантовані енергетичні рівні. Енергія електрона в моделі Бора квантована і виражається наступним чином:
де Z - це атомний номер, а n - головне квантове число, де n - ціле число. Для атома водню Енергія Іонізації становить 13,6 еВ.
Енергія Іонізації (еV) - це енергія, необхідна для переходу електрона з n = 1 (основний стан або найстабільніший стан) до нескінченності. Тому, приймаючи 0 (еV) як референсну точку на нескінченності, Енергія Іонізації може бути записана так:
Концепція Енергії Іонізації підтверджує докази моделі атома Бора, що електрон може обертатися навколо ядра в фіксованих або дискретних енергетичних рівнях або оболонках, представлених головним квантовим числом 'n'. Коли перший електрон віддаляється від додатного ядра, то для вилучення наступного слабкого зв'язаного електрона потрібна більша енергія, оскільки електростатична сила притягання зростає, тобто друга Енергія Іонізації більша за першу.
Наприклад, перша Енергія Іонізації Натрію (Na) задається таким чином:
А його друга Енергія Іонізації така:
Отже, ЕІ2 > ЕІ1 (еV). Це також правда, якщо є K кількість іонізацій, то ЕІ1 < ЕІ2 < ЕІ3……….< ЕІk
Метали мають низьку Енергію Іонізації. Низька Енергія Іонізації означає кращу провідність елементу. Наприклад, провідність Срібла (Ag, атомний номер Z = 47) становить 6,30 × 107 с/м, а його Енергія Іонізації - 7,575 еВ, а для Міді (Cu, Z = 29) - 5,76 × 107 с/м, а його Енергія Іонізації - 7,726 еВ. У провідниках низька Енергія Іонізації спричиняє, що електрони рухаються по всьому додатно зарядженому решітці, формуючи електронне хмари.
Фактори, що Впливають на Енергію Іонізації
У періодичній таблиці загальна тенденція полягає в тому, що Енергія Іонізації зростає зліва направо і зменшується зверху вниз. Отже, фактори, що впливають на енергію іонізації, можна підсумувати нижче:
Розмір Атома: Енергія Іонізації зменшується з розміром атома, оскільки зі збільшенням атомного радіусу колумбова сила притягання між ядром і зовнішнім електроном зменшується, і навпаки.
Ефект Захисту: Наявність внутрішніх оболонкових електронів захищає або послаблює колумбову силу притягання між ядром і валентними електронами. Тому Енергія Іонізації зменшується. Кількість внутрішніх електронів означає більший захист. Однак, у випадку золота, Енергія Іонізації більша, ніж у срібла, незважаючи на те, що розмір золота більший, ніж у срібла. Це пов'язано зі слабким захистом, який надають внутрішні d і f орбіталі у випадку золота.
Ядерний Заряд: Чим більший ядерний заряд, тим важче іонізувати атом через більшу силу притягання між ядром і електронами.
Електронна Конфігурація: Чим стабільніша електронна конфігурація атома, тим складніше вилучити електрон, отже, більша Енергія Іонізації.
Джерело: Electrical4u
Заява: Поважайте оригінал, хороші статті варто поширити, якщо є порушення авторських прав, будь ласка, зверніться для видалення.
