Энергия ионизации – это энергия, необходимая для удаления электрона из газообразного атома или иона. Первая или начальная энергия ионизации или E i атома или молекулы – это энергия, необходимая для удаления одного моля электронов из одного моля изолированных газообразных атомов или ионов.
Вы можете рассматривать энергию ионизации как меру сложности удаления электрона или силы, с которой электрон связан. Чем выше энергия ионизации, тем труднее удалить электрон. Следовательно, энергия ионизации является показателем реактивности. Энергия ионизации важна, потому что ее можно использовать для предсказания прочности химических связей.
Также известно как: ионизация потенциал, IE, IP, ΔH °
Units : энергия ионизации указывается в килоджоулях на моль (кДж/ моль) или электрон-вольт (эВ).
Тенденция энергии ионизации в Периодической таблице
Ионизация, вместе с атомной и ионной радиус, электроотрицательность, сродство к электрону и металличность следует тенденции в периодической таблице элементов.
- Энергия ионизации обычно увеличивается при движении слева вправо через период элемента (строку). Это связано с тем, что радиус атома обычно уменьшается с течением времени, поэтому существует большее эффективное притяжение между отрицательно заряженными электронами и положительно заряженным ядром. Ионизация имеет минимальное значение для щелочного металла в левой части таблицы и максимальное значение для благородного газа в правой части периода. Благородный газ имеет заполненную валентную оболочку, поэтому он сопротивляется удалению электронов.
- Ионизация уменьшается при перемещении сверху вниз по группе элементов (столбец). Это связано с тем, что главное квантовое число внешнего электрона увеличивается при движении вниз по группе. В атомах, движущихся вниз по группе, больше протонов (больший положительный заряд), но эффект состоит в том, чтобы притягивать электронные оболочки, делая их меньше и экранируя внешние электроны от силы притяжения ядра. При движении вниз по группе добавляется больше электронных оболочек, поэтому крайний электрон становится все дальше и дальше от ядра.
Первая, вторая и последующая ионизация Энергии
Энергия, необходимая для удаления внешнего валентного электрона из нейтрального атома, является первой энергией ионизации. Вторая энергия ионизации – это энергия, необходимая для удаления следующего электрона и так далее. Вторая энергия ионизации всегда выше первой энергии ионизации. Возьмем, например, атом щелочного металла. Удалить первый электрон относительно легко, потому что его потеря дает атому стабильную электронную оболочку. Удаление второго электрона включает новую электронную оболочку, которая ближе и прочнее связана с ядром атома..
Первая энергия ионизации водорода может быть представлена следующим уравнением:
H ( g ) → H + ( g ) + e –
Δ H ° = -1312,0 кДж/моль
Исключения из тенденции энергии ионизации
Если вы посмотрите на диаграмму первых энергий ионизации, два исключения из тенденции легко заметны. Первая энергия ионизации бора меньше, чем у бериллия, а первая энергия ионизации кислорода меньше, чем у азота.
Причина расхождения в из-за электронной конфигурации этих элементов и правила Хунда. Для бериллия первый потенциальный электрон ионизации исходит от 2 s орбитали, хотя в ионизации бора участвует 2 p электрон. И для азота, и для кислорода электрон приходит с орбитали 2 p , но спин одинаков для всех 2 p электронов азота, в то время как набор парных электронов на одной из 2 p кислородных орбиталей.
Ключевые точки
- Энергия ионизации – это минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из атома или иона в газовой фазе.
- Наиболее распространенными единицами энергии ионизации являются килоджоули на моль (кДж/ M) или электрон-вольт (эВ).
- Энергия ионизации демонстрирует периодичность в периодической таблице.
- Общая тенденция заключается в том, что энергия ионизации увеличивается при движении слева направо через период элемента. При перемещении слева направо по периоду радиус атома уменьшается, поэтому электроны больше притягиваются к (более близкому) ядру.
- Общая тенденция состоит в том, что энергия ионизации уменьшается при движении сверху вниз по периодическому таблица группы. При движении вниз по группе добавляется валентная оболочка. Самые удаленные электроны находятся дальше от положительно заряженного ядра, поэтому их легче удалить.
Ссылки
- F. Альберт Коттон и Джеффри Уилкинсон, Advanced Inorganic Chemistry (5-е изд., John Wiley 1988), стр.1381.
- Lang , Питер Ф .; Смит, Барри К. “Энергии ионизации атомов и атомных ионов”. Ж журнал химического образования . 80 (8).