Потенційна енергія іонізації, методи її визначення



The енергія іонізації відноситься до мінімальної кількості енергії, зазвичай вираженої в одиницях кілоджаулів на моль (кДж / моль), яка необхідна для виділення електрона, розташованого в газоподібному атомі, що знаходиться в його основному стані.

Газоподібний стан відноситься до стану, в якому воно вільне від впливу, який інші атоми можуть чинити на себе, так само, як будь-яка міжмолекулярна взаємодія відкидається. Величина енергії іонізації є параметром, що описує силу, з якою електрон пов'язаний з атомом, з якого він є частиною.

Іншими словами, чим більше необхідна енергія іонізації, тим складніше буде відшарування даного електрона.

Індекс

  • 1 Іонізаційний потенціал
  • 2 Методи визначення енергії іонізації
  • 3 Перша енергія іонізації
  • 4 Друга енергія іонізації
  • 5 Посилання

Іонізаційний потенціал

Потенціал іонізації атома або молекули визначається як мінімальна кількість енергії, яку необхідно застосувати, щоб викликати відшарування електрона від зовнішнього шару атома в його основному стані і з нейтральним зарядом; тобто енергія іонізації.

Слід зазначити, що, говорячи про потенціал іонізації, використовується термін, що вийшов з ужитку. Це пояснюється тим, що раніше визначення цього властивості ґрунтувалося на використанні електростатичного потенціалу на досліджуваний зразок.

Використовуючи цей електростатичний потенціал, відбулися дві речі: іонізація хімічних речовин і прискорення процесу відриву електрона, який було бажано видалити..

Тому, коли починають використовувати спектроскопічні методики для його визначення, термін "потенціал іонізації" замінений на "енергію іонізації".

Також відомо, що хімічні властивості атомів визначаються конфігурацією електронів, присутніх на найбільш зовнішньому енергетичному рівні в цих атомах. Отже, енергія іонізації цих видів безпосередньо пов'язана зі стабільністю їх валентних електронів.

Методи визначення енергії іонізації

Як згадувалося раніше, методи визначення енергії іонізації в основному задаються фотоемісійними процесами, які ґрунтуються на визначенні енергії, випромінюваної електронами як наслідок застосування фотоелектричного ефекту..

Хоча можна сказати, що атомна спектроскопія є найбільш безпосереднім методом визначення енергії іонізації зразка, ми також маємо фотоелектронну спектроскопію, в якій вимірюються енергії, з якими електрони пов'язані з атомами..

У цьому сенсі ультрафіолетова фотоелектронна спектроскопія (відома також як UPS для акроніму англійською мовою) є методикою, яка використовує збудження атомів або молекул шляхом застосування ультрафіолетового випромінювання.

Це робиться для того, щоб проаналізувати енергетичні переходи більшості зовнішніх електронів у досліджуваних хімічних видах і характеристики зв'язків, які формуються.

Відомі також рентгенівська фотоелектронна спектроскопія та екстремальне ультрафіолетове випромінювання, які використовують той самий принцип, що описаний вище, з відмінностями в типі випромінювання, що потрапляє на зразок, швидкості, з якою виключаються електрони, і роздільної здатності. отримані.

Перша енергія іонізації

У випадку атомів, які мають більше одного електрона на своєму зовнішньому рівні, тобто так званих поліелектронних атомів, значення енергії, необхідної для запуску першого електрона атома, що знаходиться в його основному стані, задається наступне рівняння:

Енергія + A (g) → A+(g) + e-

"А" символізує атом будь-якого елемента, а відірваний електрон - "е"-" Це призводить до першої енергії іонізації, іменується "I"1".

Як ви можете бачити, відбувається ендотермічна реакція, оскільки атом постачається енергією для отримання електрона, доданого до катіона цього елемента..

Аналогічно, величина першої енергії іонізації елементів, що присутні в цьому ж періоді, зростає пропорційно збільшенню їх атомного числа.

Це означає, що воно зменшується справа наліво в певний період, а зверху вниз в одній групі періодичної таблиці.

У цьому сенсі благородні гази мають високі величини в енергіях іонізації, а елементи, що належать до лужних і лужноземельних металів, мають низькі значення цієї енергії..

Друга іонізаційна енергія

Таким же чином, шляхом витягання другого електрона з того ж атома, виходить друга енергія іонізації, яка символізує "I"2".

Енергія + А+(g) → A2+(g) + e-

Така ж схема дотримується і для інших енергій іонізації при запуску наступних електронів, знаючи, що з наступним відшаруванням електрона від атома в основному стані відштовхувальний ефект між залишилися електронами зменшується.

Оскільки властивість, що називається "ядерним зарядом", залишається постійним, потрібна більша кількість енергії для запуску іншого електрона іонного виду, який має позитивний заряд. Таким чином, енергії іонізації зростають, як показано нижче:

I1 < I2 < I3 <… < In

Нарешті, на додаток до впливу ядерного заряду, енергії іонізації впливають електронна конфігурація (кількість електронів у валентній оболонці, тип окупованої орбіти тощо) і ефективний ядерний заряд електрона, який буде пролито..

Завдяки цьому явищу більшість молекул органічної природи мають високі значення енергії іонізації.

Список літератури

  1. Chang, R. (2007). Хімія, дев'яте видання. Мексика: McGraw-Hill.
  2. Вікіпедія. (s.f.). Енергія іонізації. Отримано з en.wikipedia.org
  3. Гіперфізика. (s.f.). Іонізаційні енергії. Отримано з hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  4. Field, F.H., і Franklin, J.L. (2013). Явища впливу електронів: і властивості газоподібних іонів. Отримано з books.google.co.ve
  5. Кері, Ф. А. (2012). Розширена органічна хімія: Частина А: Структура та механізми. Отримано з books.google.co.ve