Τι μετρά η ενέργεια ιονισμού;

Η ενέργεια ιονισμού είναι μια σημαντική έννοια τόσο στη χημεία όσο και στη φυσική, αλλά είναι δύσκολο να την κατανοήσουμε. Το νόημα αγγίζει ορισμένες από τις λεπτομέρειες της δομής των ατόμων και συγκεκριμένα το πόσο ισχυρά είναι συνδεδεμένα τα ηλεκτρόνια στον κεντρικό πυρήνα σε διαφορετικά στοιχεία. Εν ολίγοις, η ενέργεια ιονισμού μετρά πόση ενέργεια απαιτείται για να αφαιρεθεί ένα ηλεκτρόνιο από το άτομο και να το μετατρέψει σε ιόν, το οποίο είναι ένα άτομο με καθαρό φορτίο.

TL;DR (Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα; Δεν έχω διαβάσει)

Η ενέργεια ιοντισμού μετρά την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να αφαιρεθεί ένα ηλεκτρόνιο από την τροχιά του γύρω από ένα άτομο. Η ενέργεια που απαιτείται για την αφαίρεση του πιο ασθενώς δεσμευμένου ηλεκτρονίου είναι η πρώτη ενέργεια ιονισμού. Η ενέργεια που απαιτείται για την αφαίρεση του επόμενου πιο ασθενώς δεσμευμένου ηλεκτρονίου είναι η δεύτερη ενέργεια ιονισμού και ούτω καθεξής.

Γενικά, η ενέργεια ιονισμού αυξάνεται καθώς μετακινείστε στον περιοδικό πίνακα από αριστερά προς τα δεξιά ή από κάτω προς τα πάνω. Ωστόσο, οι συγκεκριμένες ενέργειες μπορεί να διαφέρουν, επομένως θα πρέπει να αναζητήσετε την ενέργεια ιονισμού για οποιοδήποτε συγκεκριμένο στοιχείο.

Τι είναι η ενέργεια ιοντισμού;

Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν συγκεκριμένα «τροχιακά» γύρω από τον κεντρικό πυρήνα σε οποιοδήποτε άτομο. Μπορείτε να τα σκεφτείτε αυτά ως τροχιές με παρόμοιο τρόπο με τον τρόπο που οι πλανήτες περιφέρονται γύρω από τον ήλιο. Σε ένα άτομο, τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια έλκονται από τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια. Αυτή η έλξη κρατά το άτομο ενωμένο.

Κάτι πρέπει να ξεπεράσει την ενέργεια έλξης για να αφαιρέσει ένα ηλεκτρόνιο από το τροχιακό του. Η ενέργεια ιοντισμού είναι ο όρος για την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την πλήρη απομάκρυνση του ηλεκτρονίου από το άτομο και την έλξη του προς τα πρωτόνια του πυρήνα. Τεχνικά, υπάρχουν πολλές διαφορετικές ενέργειες ιονισμού για στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο. Η ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση του πιο ασθενώς ελκόμενου ηλεκτρονίου είναι η πρώτη ενέργεια ιονισμού. Η ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση του επόμενου πιο ασθενώς ελκόμενου ηλεκτρονίου είναι η δεύτερη ενέργεια ιονισμού και ούτω καθεξής.

Οι ενέργειες ιονισμού μετρώνται είτε σε kJ/mol (κιλοτζούλια ανά mol) είτε σε eV (ηλεκτρον-βολτ), με το πρώτο να προτιμάται στη χημεία και το δεύτερο να προτιμάται όταν ασχολείται με μεμονωμένα άτομα στη φυσική.

Παράγοντες που επηρεάζουν την ενέργεια ιονισμού

Η ενέργεια ιονισμού εξαρτάται από μερικούς διαφορετικούς παράγοντες. Γενικά, όταν υπάρχουν περισσότερα πρωτόνια στον πυρήνα, η ενέργεια ιοντισμού αυξάνεται. Αυτό είναι λογικό γιατί με περισσότερα πρωτόνια που έλκουν τα ηλεκτρόνια, η ενέργεια που απαιτείται για να ξεπεραστεί η έλξη γίνεται μεγαλύτερη. Ο άλλος παράγοντας είναι εάν το κέλυφος με τα εξωτερικά ηλεκτρόνια είναι πλήρως κατειλημμένο με ηλεκτρόνια. Ένα πλήρες περίβλημα - για παράδειγμα, το κέλυφος που περιέχει και τα δύο ηλεκτρόνια στο ήλιο - είναι πιο δύσκολο να αφαιρεθούν τα ηλεκτρόνια από ένα μερικώς γεμάτο κέλυφος επειδή η διάταξη είναι πιο σταθερή. Εάν υπάρχει ένα πλήρες περίβλημα με ένα ηλεκτρόνιο σε ένα εξωτερικό περίβλημα, τα ηλεκτρόνια στο πλήρες περίβλημα «προστατεύουν» το ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό περίβλημα από μέρος της ελκτικής δύναμης από τον πυρήνα, και έτσι το ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό περίβλημα παίρνει λιγότερη ενέργεια για κατάργηση.

Ενέργεια Ιονισμού και ο Περιοδικός Πίνακας

Ο περιοδικός πίνακας ταξινομεί τα στοιχεία αυξάνοντας τον ατομικό αριθμό και η δομή του συνδέεται στενά με τα κελύφη και τα τροχιακά που καταλαμβάνουν τα ηλεκτρόνια. Αυτό παρέχει έναν εύκολο τρόπο να προβλέψουμε ποια στοιχεία έχουν υψηλότερες ενέργειες ιονισμού από άλλα στοιχεία. Γενικά, η ενέργεια ιονισμού αυξάνεται καθώς μετακινείστε από αριστερά προς τα δεξιά στον περιοδικό πίνακα, επειδή ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα αυξάνεται. Η ενέργεια ιονισμού αυξάνεται επίσης όταν μετακινείστε από την κάτω προς την επάνω σειρά του πίνακα, επειδή τα στοιχεία στις κάτω σειρές έχουν περισσότερα ηλεκτρόνια που προστατεύουν τα εξωτερικά ηλεκτρόνια από το κεντρικό φορτίο στον πυρήνα. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες αποκλίσεις από αυτόν τον κανόνα, επομένως ο καλύτερος τρόπος για να βρείτε την ενέργεια ιονισμού ενός ατόμου είναι να την αναζητήσετε σε έναν πίνακα.

The End Products of Ionization:Ions

Ένα ιόν είναι ένα άτομο που έχει καθαρό φορτίο επειδή έχει σπάσει η ισορροπία μεταξύ του αριθμού των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων. Όταν ένα στοιχείο ιονίζεται, ο αριθμός των ηλεκτρονίων μειώνεται, οπότε μένει με περίσσεια πρωτονίων και καθαρό θετικό φορτίο. Τα θετικά φορτισμένα ιόντα ονομάζονται κατιόντα. Το επιτραπέζιο αλάτι (χλωριούχο νάτριο) είναι μια ιοντική ένωση που περιλαμβάνει την κατιόντα έκδοση του ατόμου νατρίου, στο οποίο αφαιρέθηκε ένα ηλεκτρόνιο με μια διαδικασία που προσδίδει την ενέργεια ιονισμού. Αν και δεν δημιουργούνται από τον ίδιο τύπο ιονισμού επειδή αποκτούν ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο, τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα ονομάζονται ανιόντα.