Энергия ионизации или потенциал ионизации – это энергия, необходимая для полного удаления электрона из газообразного атома или иона. Чем ближе электрон к ядру и прочнее он связан, тем труднее его будет удалить и тем выше будет его энергия ионизации.
Ключевые выводы: энергия ионизации
- Энергия ионизации – это количество энергии, необходимое для полного удаления электрона из газообразного атома.
- Как правило, энергия первой ионизации ниже, чем энергия, необходимая для удаления последующих электронов. Есть исключения.
- Энергия ионизации показывает тенденцию в периодической таблице. Энергия ионизации обычно увеличивается при перемещении слева направо через период или строку и уменьшается при перемещении сверху вниз по группе элементов или столбцу.
Единицы для Энергия ионизации
Энергия ионизации измеряется в электронвольтах (эВ). Иногда молярная энергия ионизации выражается в Дж/моль.
Первая и последующие энергии ионизации
Первая энергия ионизации равна энергия, необходимая для удаления одного электрона из родительского атома. Вторая энергия ионизации – это энергия, необходимая для удаления второго валентного электрона из одновалентного иона с образованием двухвалентного иона и так далее. Последовательные энергии ионизации увеличиваются. Вторая энергия ионизации (почти) всегда больше, чем первая энергия ионизации.
Есть пара исключений. Первая энергия ионизации бора меньше, чем у бериллия. Первая энергия ионизации кислорода больше, чем у азота. Причина исключений связана с их электронной конфигурацией. В бериллии первый электрон приходит с 2s-орбитали, которая может удерживать два электрона, поскольку стабильна с одним. В боре первый электрон удаляется с 2p-орбитали, которая стабильна, когда удерживает три или шесть электронов.
Оба электрона удаляются для ионизации кислорода и азот поступает с 2p-орбитали, но атом азота имеет три электрона на своей p-орбитали (стабильный), в то время как атом кислорода имеет 4 электрона на 2p-орбитали (менее стабильный).
Тенденции энергии ионизации в периодической таблице
Энергия ионизации увеличивается при перемещении слева направо по периоду (уменьшение атомного радиуса). Энергия ионизации уменьшается при движении вниз по группе (увеличивая атомный радиус).
Элементы группы I имеют низкую энергию ионизации, потому что потеря электрона формирует стабильный октет. По мере уменьшения атомного радиуса становится труднее удалить электрон, потому что электроны обычно находятся ближе к ядру, которое также более положительно заряжено. Наивысшее значение энергии ионизации за период – это благородный газ..
Термины, относящиеся к энергии ионизации
Фраза «энергия ионизации» используется при обсуждении атомов или молекул в газовой фазе. Аналогичные термины существуют и для других систем.
Рабочая функция – работа выхода – это минимальная энергия, необходимая для удаления электрона. от поверхности твердого тела.
Энергия связи электрона – энергия связи электрона – это более общий термин для обозначения энергии ионизации любых химических веществ. Его часто используют для сравнения значений энергии, необходимой для удаления электронов из нейтральных атомов, атомарных и многоатомных ионов.
Энергия ионизации и сродство к электрону
Другая тенденция, наблюдаемая в периодической таблице, – это сродство к электрону . Сродство к электрону – это мера энергии, высвобождаемой, когда нейтральный атом в газовой фазе приобретает электрон и образует отрицательно заряженный ион (анион). Хотя энергии ионизации можно измерить с большой точностью, сродство к электрону измерить не так просто. Тенденция к получению электрона увеличивается при движении слева направо через период в периодической таблице и уменьшается при движении сверху вниз по группе элементов.
Причины, по которым сродство к электрону обычно уменьшается при движении вниз по таблице, заключаются в том, что каждый новый период добавляет новую орбиталь электрона. Валентный электрон проводит больше времени дальше от ядра. Кроме того, по мере того, как вы перемещаетесь по таблице Менделеева, у атома появляется больше электронов. Отталкивание между электронами позволяет легче удалить электрон или сложнее добавить его.
Сродство к электрону меньше значений энергии ионизации. Это позволяет увидеть тенденцию изменения сродства к электрону в течение определенного периода времени. Вместо чистого высвобождения энергии, когда электрон набирает силу, стабильный атом, такой как гелий, на самом деле требует энергии, чтобы вызвать ионизацию. Галоген, как и фтор, легко принимает другой электрон.