Ionisatie-energie van de elementen

De ionisatieenergie, of ionisatiepotentiaal, is de energie die nodig is om een ​​elektron volledig uit een gasvormig atoom of ion te verwijderen. Hoe dichter en nauwer een elektron zich bij de kern bevindt, hoe moeilijker het zal zijn om te verwijderen, en hoe hoger de ionisatie-energie zal zijn.

Belangrijkste afhaalrestaurants: ionisatie-energie

• Ionisatie-energie is de hoeveelheid energie die nodig is om een ​​elektron volledig uit een gasvormig atoom te verwijderen.
• In het algemeen is de eerste ionisatie-energie lager dan die welke nodig is om daaropvolgende elektronen te verwijderen. Er zijn uitzonderingen.
• Ionisatie-energie vertoont een trend op het periodiek systeem. Ionisatie-energie verhoogt in het algemeen de beweging van links naar rechts over een periode of rij en vermindert de beweging van boven naar beneden in een elementengroep of kolom.

Eenheden voor ionisatie-energie

Ionisatie-energie wordt gemeten in elektronvolt (eV). Soms wordt de molaire ionisatie-energie uitgedrukt in J / mol.

Eerste versus daaropvolgende ionisatie-energieën

De eerste ionisatie-energie is de energie die nodig is om één elektron uit het ouderatoom te verwijderen. De tweede ionisatie-energie is de energie die nodig is om een ​​tweede valentie-elektron uit het univalente ion te verwijderen om het divalente ion te vormen, enzovoort. Opeenvolgende ionisatie-energieën nemen toe. De tweede ionisatie-energie is (bijna) altijd groter dan de eerste ionisatie-energie.

Er zijn een paar uitzonderingen. De eerste ionisatie-energie van boor is kleiner dan die van beryllium. De eerste ionisatie-energie van zuurstof is groter dan die van stikstof. De reden voor de uitzonderingen heeft te maken met hun elektronenconfiguraties. In beryllium komt het eerste elektron uit een 2s orbitaal, dat twee elektronen kan vasthouden, wat stabiel is met één. In boor wordt het eerste elektron verwijderd uit een orbitaal van 2 p, dat stabiel is wanneer het drie of zes elektronen bevat.

Beide elektronen die worden verwijderd om zuurstof en stikstof te ioniseren, komen uit het orbitaal van 2p, maar een stikstofatoom heeft drie elektronen in zijn orbitaal (stabiel), terwijl een zuurstofatoom 4 elektronen heeft in het orbitaal van 2p (minder stabiel).

Ionisatie-energietrends in het periodiek systeem

Ionisatie-energieën nemen gedurende een periode van links naar rechts toe (afnemende atoomstraal). Ionisatie-energie vermindert het naar beneden bewegen van een groep (toenemende atoomstraal).

Groep I elementen hebben lage ionisatie-energieën omdat het verlies van een elektron een stabiel octet vormt. Het wordt moeilijker om een ​​elektron te verwijderen als de atoomstraal afneemt omdat de elektronen over het algemeen dichter bij de kern zijn, die ook positiever is geladen. De hoogste ionisatie-energiewaarde in een periode is die van zijn edelgas.

Termen gerelateerd aan ionisatie-energie

De uitdrukking "ionisatie-energie" wordt gebruikt bij het bespreken van atomen of moleculen in de gasfase. Er zijn analoge termen voor andere systemen.

Werk functie - De werkfunctie is de minimale energie die nodig is om een ​​elektron van het oppervlak van een vaste stof te verwijderen.

Elektronenbindende energie - De elektronenbindende energie is een meer generieke term voor ionisatie-energie van elke chemische soort. Het wordt vaak gebruikt om energiewaarden te vergelijken die nodig zijn om elektronen te verwijderen uit neutrale atomen, atoomionen en polyatomaire ionen.

Ionisatie-energie versus elektronenaffiniteit

Een andere trend in het periodiek systeem is elektronaffiniteit. Elektronenaffiniteit is een maat voor de vrijgekomen energie wanneer een neutraal atoom in de gasfase een elektron krijgt en een negatief geladen ion (anion) vormt. Hoewel ionisatie-energieën met grote precisie kunnen worden gemeten, zijn elektronaffiniteiten niet zo gemakkelijk te meten. De trend om een ​​elektron te krijgen neemt toe van links naar rechts over een periode in het periodiek systeem en neemt af van boven naar beneden in een elementengroep.

De redenen dat de affiniteit van elektronen doorgaans kleiner wordt naar beneden, is omdat elke nieuwe periode een nieuwe orbitale elektron toevoegt. Het valentie-elektron spendeert meer tijd verder van de kern. Ook, als je naar beneden beweegt in het periodiek systeem, heeft een atoom meer elektronen. Afstoting tussen de elektronen maakt het gemakkelijker om een ​​elektron te verwijderen of moeilijker om er een toe te voegen.

Elektronenaffiniteiten zijn kleinere waarden dan ionisatie-energieën. Dit plaatst de trend in elektronenaffiniteit over een periode in perspectief. In plaats van een netto vrijgave van energie wanneer een elektron wordt verkregen, heeft een stabiel atoom zoals helium eigenlijk energie nodig om ionisatie te forceren. Een halogeen, zoals fluor, accepteert gemakkelijk een ander elektron.