Ķīmijas jomā tiek lietots termins jonizācijas enerģija lai apzīmētu minimālo enerģijas daudzumu, kas nepieciešams elektrona noņemšanai no atoma gāzes fāzē. Šo enerģiju mēra kilodžoulos uz molu, un tai ir būtiska loma dažādās ķīmijas jomās, kas ir ļoti svarīga, lai izprastu elementu īpašības un uzvedību.
Šajā rakstā mēs detalizēti izpētīsim jonizācijas enerģijas galvenās īpašības, nozīmi un metodes.
galvenās iezīmes
La jonizācijas enerģija Tas attiecas uz enerģiju, kas nepieciešama elektrona noņemšanai no atoma gāzveida stāvoklī, tas ir, kad atomi nav pakļauti starpmolekulārai mijiedarbībai. Šis stāvoklis ir svarīgs, jo ļauj izmērīt enerģiju bez ārējiem traucējumiem. Šīs enerģijas lielums ir galvenais rādītājs tam, ar kādu spēku elektrons ir saistīts ar atomu.
Jo lielāka ir jonizācijas enerģija, jo grūtāk ir noņemt elektronu no atoma. Citiem vārdiem sakot, atomi ar augstu jonizācijas enerģiju ciešāk notur savus elektronus. Periodiskās tabulas elementi parāda dažādas jonizācijas enerģijas, kas mainās atkarībā no to atrašanās vietas tabulā.
- sārmu metāli Viņiem ir viszemākā jonizācijas enerģija periodiskajā tabulā, padarot tos ļoti reaktīvus.
- Cēlgāzes, no otras puses, ir ļoti augsta jonizācijas enerģija, jo to elektroniskie apvalki ir pilnībā piepildīti, nodrošinot tiem lielu stabilitāti.
Jonizācijas enerģijas potenciāls
El jonizācijas potenciāls Agrāk to izmantoja pētījumos, kuros paraugam tika izmantots elektrostatiskais potenciāls, lai izraisītu ķīmisko vielu jonizāciju. The spektroskopija ir aizstājusi šo pieeju, ļaujot precīzāk noteikt jonizācijas enerģiju, analizējot atomu elektronisko konfigurāciju.
Šī metode palīdz izprast valences elektronu stabilitāti, kas atrodas vistālāk no kodola un tāpēc ir visvairāk pakļauti jonizācijai. Jonizācijas enerģija ir tieši saistīta ar šo stabilitāti un atoma spēju piedalīties ķīmiskajās reakcijās.
Metodes jonizācijas enerģijas noteikšanai
Pašlaik atomu jonizācijas enerģijas noteikšanai tiek izmantotas vairākas metodes. Galvenās metodes ietver:
- Ultravioletā fotoelektronu spektroskopija (UPS): Šajā procesā tiek izmantots ultravioletais starojums, lai ierosinātu elektronus visattālākajā atomu apvalkā, ļaujot izmērīt to saistīšanas enerģiju. Šie pētījumi ir būtiski, lai analizētu ārējo elektronu konfigurācijas un to uzvedību ķīmiskajās reakcijās.
- Rentgena fotoemisijas spektrs (XPS): tā ir balstīta uz to pašu metodoloģiju kā UPS, ar atšķirību, ka tā izmanto rentgenstarus. Šī procedūra ir efektīvāka, lai noteiktu saistošo enerģiju materiālos, kas satur smagākus elementus.
Abas metodes palīdz labāk izprast saišu īpašības un pētāmo atomu vai molekulu īpašības.
Pirmā un otrā jonizācijas enerģija
Atomos ar vairāk nekā vienu valences elektronu tiek novērots, ka pirmā elektrona jonizēšanai nepieciešamā enerģija vienmēr ir mazāka par enerģiju, kas nepieciešama otrā elektrona jonizēšanai. Tas notiek tāpēc, ka, noņemot pirmo elektronu, atoms kļūst pozitīvi uzlādēts, liekot atlikušajiem elektroniem vairāk piesaistīt kodolu.
La Pirmā jonizācijas enerģija ir tas, kas nepieciešams, lai noņemtu pirmo elektronu no neitrāla atoma, savukārt otrā jonizācijas enerģija attiecas uz daudzumu, kas nepieciešams, lai iegūtu otru elektronu no tā paša atoma, kurš jau ir zaudējis vienu. Šo procesu atkārto, lai iegūtu secīgas enerģijas.
Ir svarīgi atzīmēt, ka katram elektronam, kas tiek noņemts, palielinās nākamā elektrona jonizēšanai nepieciešamā enerģija. Tas ir tāpēc, ka pēc katras jonizācijas radītais jons kļūst pozitīvāks, palielinot pievilcību, ko atlikušie elektroni izjūt pret kodolu.
Jonizācijas enerģiju ietekmējošie faktori
Vairāki faktoriem Tie tieši ietekmē atoma jonizācijas enerģiju. Starp kritiskākajiem mēs atrodam:
- Atomu skaitlis: Jonizācijas enerģijai ir tendence pieaugt tajā pašā laika posmā, kad palielinās atomskaitlis.
- atomu rādiuss: Atomiem ar lielāku rādiusu ir zemāka jonizācijas enerģija, jo tālākie elektroni atrodas tālāk no kodola un tāpēc ir vieglāk jonizējami.
- Elektroniskā konfigurācija: Atomiem ar stabilāku elektronisko konfigurāciju, piemēram, cēlgāzēm, ir daudz lielāka jonizācijas enerģija salīdzinājumā ar citiem elementiem.
Daudzas no šīm tendencēm var redzēt arī periodiskajā tabulā, kur jonizācijas enerģija parasti palielinās no kreisās puses uz labo tajā pašā periodā un samazinās no augšas uz leju grupā.
Svarīgi atzīmēt, ka elementiem periodiskās tabulas kreisajā pusē, piemēram, sārmu metāliem, ir zema jonizācijas enerģija un tie, visticamāk, zaudēs elektronus, savukārt elementiem, kas atrodas galēji labajā pusē, piemēram, cēlgāzēm, ir augstākas jonizācijas enerģijas.
Šo enerģiju izpēte ļauj prognozēt elementa reaktivitāti un spēju piedalīties ķīmiskajās reakcijās.
Tagad, kad jūs zināt vairāk par jonizācijas enerģiju, jūs būsiet pamanījuši, ka šī ķīmiskā īpašība ir būtiska elementu un to reaktivitātes izpētē, sniedzot vērtīgu informāciju par atomu struktūru un elektronu uzvedību atomos un molekulās.