Ionisatie-energie Definitie en trend

Ionisatie-energie is de energie vereist om een elektron van een gasvormigatoom of ion. De eerste of initiële ionisatie-energie of E_ik van een atoom of molecuul is de energie die nodig is om er een te verwijderen mol van elektronen uit één mol geïsoleerde gasvormige atomen of ionen.

U denkt misschien aan ionisatieenergie als maat voor de moeilijkheid om een ​​elektron te verwijderen of de sterkte waarmee een elektron gebonden is. Hoe hoger de ionisatie-energie, hoe moeilijker het is om een ​​elektron te verwijderen. Daarom is ionisatie-energie een indicator voor reactiviteit. Ionisatie-energie is belangrijk omdat het kan worden gebruikt om de sterkte van chemische bindingen te voorspellen.

Ook gekend als: ionisatiepotentieel, IE, IP, ΔH °

Eenheden: Ionisatie-energie wordt gerapporteerd in eenheden van kilojoule per mol (kJ / mol) of elektronvolt (eV).

Ionisatie, samen met atomaire en ionische straal, elektronegativiteit, elektronenaffiniteit en metalliciteit volgen een trend op het periodiek systeem der elementen.

• Ionisatie-energie verhoogt over het algemeen de beweging van links naar rechts over een elementperiode (rij). Dit komt omdat de atoomstraal over het algemeen minder beweegt over een periode, dus er is een grotere effectieve aantrekkingskracht tussen de negatief geladen elektronen en de positief geladen kern. Ionisatie is op zijn minimumwaarde voor het alkalimetaal aan de linkerkant van de tafel en een maximum voor het edelgas aan de rechterkant van een periode. Het edelgas heeft een gevulde valentieschil en is dus bestand tegen elektronenverwijdering.
• Ionisatie vermindert het verplaatsen van boven naar beneden in een elementgroep (kolom). Dit komt omdat het hoofdkwantumgetal van het buitenste elektron toeneemt naar beneden in een groep. Er zijn meer protonen in atomen die door een groep naar beneden bewegen (grotere positieve lading), maar het effect is om in te trekken de elektronenschillen, waardoor ze kleiner worden en de buitenste elektronen afschermen van de aantrekkingskracht van de kern. Er worden meer elektronenschillen toegevoegd die door een groep naar beneden bewegen, zodat het buitenste elektron steeds meer afstand van de kern krijgt.

De energie die nodig is om de buitenste te verwijderen valentie-elektron van een neutraal atoom is de eerste ionisatie-energie. De tweede ionisatie-energie is de energie die nodig is om het volgende elektron te verwijderen, enzovoort. De tweede ionisatie-energie is altijd hoger dan de eerste ionisatie-energie. Neem bijvoorbeeld een alkalimetaalatoom. Het verwijderen van het eerste elektron is relatief eenvoudig omdat het verlies het atoom een ​​stabiele elektronenschil geeft. Het verwijderen van het tweede elektron houdt een nieuwe elektronenschil in die dichter en strakker aan de atoomkern is gebonden.

De eerste ionisatie-energie van waterstof kan worden weergegeven door de volgende vergelijking:

H (g) → H⁺(g) + e^-

ΔH° = -1312,0 kJ / mol

Als je naar een grafiek van eerste ionisatie-energieën kijkt, zijn er twee uitzonderingen op de trend. De eerste ionisatie-energie van boor is minder dan die van beryllium en de eerste ionisatie-energie van zuurstof is minder dan die van stikstof.

De reden voor de discrepantie is te wijten aan de elektronenconfiguratie van deze elementen en de regel van Hund. Voor beryllium komt het eerste ionisatiepotentiaal elektron van de 2s orbitaal, hoewel ionisatie van boor een 2p elektron. Voor zowel stikstof als zuurstof komt het elektron uit de 2p orbitaal, maar de spin is hetzelfde voor alle 2p stikstofelektronen, terwijl er een set gepaarde elektronen is in een van de 2p zuurstofbanen.

• Ionisatie-energie is de minimale energie die nodig is om een ​​elektron uit een atoom of ion in de gasfase te verwijderen.
• De meest voorkomende ionisatie-energie is kilojoule per mol (kJ / M) of elektronvolt (eV).
• Ionisatie-energie vertoont periodiciteit op het periodiek systeem.
• De algemene trend is dat ionisatie-energie de beweging van links naar rechts over een elementperiode verhoogt. Door een periode van links naar rechts te bewegen, neemt de atoomradius af, waardoor elektronen meer worden aangetrokken door de (dichtstbijzijnde) kern.
• De algemene trend is dat ionisatie-energie afneemt van boven naar beneden in een periodieke tabelgroep. Als u een groep naar beneden beweegt, wordt een valentieshell toegevoegd. De buitenste elektronen zijn verder verwijderd van de positief geladen kern, dus ze zijn gemakkelijker te verwijderen.

• F. Albert Cotton en Geoffrey Wilkinson, Geavanceerde anorganische chemie (5e druk, John Wiley 1988) p.1381.
• Lang, Peter F.; Smith, Barry C. "Ionisatie-energieën van atomen en atoomionen". Journal of Chemical Education. 80 (8).