Что такое энергия ионизации?

Электроны занимают определенные «орбитали» вокруг центрального ядра в любом атоме. Вы можете думать об этом как об орбитах так же, как планеты вращаются вокруг Солнца. В атоме отрицательно заряженные электроны притягиваются к положительно заряженным протонам. Это притяжение держит атом вместе.

Что-то должно преодолеть энергию притяжения, чтобы удалить электрон с его орбитали. Энергия ионизации - это термин, обозначающий количество энергии, необходимое для полного удаления электрона из атома и его притяжения к протонам в ядре. Технически, существует много разных энергий ионизации для элементов, более тяжелых, чем водород. Энергия, необходимая для удаления наиболее слабо привлеченного электрона, является первой энергией ионизации. Энергия, необходимая для удаления следующего наиболее слабо привлекаемого электрона, является второй энергией ионизации и так далее.

Энергии ионизации измеряются либо в кДж / моль (килоджоули на моль), либо в эВ (электрон-вольт), причем первый предпочтителен в химии, а второй предпочтителен при работе с отдельными атомами в физике.

Факторы, влияющие на энергию ионизации

Энергия ионизации зависит от нескольких факторов. В общем, когда в ядре больше протонов, энергия ионизации увеличивается. Это имеет смысл, потому что с большим количеством протонов, привлекающих электроны, энергия, необходимая для преодоления притяжения, становится больше. Другой фактор заключается в том, полностью ли занята оболочка с крайними электронами электронами. Полная оболочка - например, оболочка, которая содержит оба электрона в гелии - труднее удалить электроны из частично заполненной оболочки, потому что расположение более устойчиво. Если имеется полная оболочка с одним электроном во внешней оболочке, электроны в полной оболочке «защищают» электрон во внешней оболочке от некоторой силы притяжения от ядра, и поэтому электрон во внешней оболочке отнимает меньше энергии удалять.

Энергия ионизации и периодическая таблица

Периодическая таблица упорядочивает элементы по возрастанию атомного номера, и ее структура имеет тесную связь с оболочками и орбитали, которые занимают электроны. Это обеспечивает простой способ предсказать, какие элементы имеют более высокие энергии ионизации, чем другие элементы. Как правило, энергия ионизации увеличивается при перемещении слева направо по периодической таблице, поскольку число протонов в ядре увеличивается. Энергия ионизации также увеличивается при переходе от нижнего ряда к верхнему ряду таблицы, поскольку элементы в нижних рядах имеют больше электронов, экранирующих внешние электроны от центрального заряда в ядре. Однако есть некоторые отклонения от этого правила, поэтому лучший способ найти энергию ионизации атома - это посмотреть ее в таблице.

Конечные продукты ионизации: ионы

Ион - это атом, который имеет полный заряд, потому что баланс между числом протонов и электронов нарушен. Когда элемент ионизируется, число электронов уменьшается, поэтому в нем остается избыток протонов и суммарный положительный заряд. Положительно заряженные ионы называются катионами. Поваренная соль (хлорид натрия) представляет собой ионное соединение, которое включает катионную версию атома натрия, у которого электрон удален с помощью процесса, который передает энергию ионизации. Хотя они и не создаются ионизацией одного и того же типа, поскольку получают дополнительный электрон, отрицательно заряженные ионы называются анионами.