Hvad måler ioniseringsenergi?

Ioniseringsenergi er et vigtigt begreb i både kemi og fysik, men det er udfordrende at forstå. Betydningen berører nogle af detaljerne i strukturen af atomer og især hvor stærkt elektroner er bundet til den centrale kerne i forskellige elementer. Kort sagt, ioniseringsenergi måler, hvor meget energi der kræves for at fjerne et elektron fra atomet og omdanne det til en ion, som er et atom med en nettoladning.

TL; DR (for lang; gjorde det ikke Læs)

Ioniseringsenergi måler den mængde energi, der kræves for at fjerne et elektron fra sin bane omkring et atom. Den energi, der er nødvendig for at fjerne det mest svagt bundne elektron, er den første ioniseringsenergi. Den energi, der er nødvendig for at fjerne det næste mest svagt bundne elektron, er den anden ioniseringsenergi og så videre.

Generelt øges ioniseringsenergien, når du bevæger dig over det periodiske system fra venstre til højre eller fra bund til top. Specifikke energier kan dog variere, så du skal slå ioniseringsenergien op for ethvert specifikt element.
Hvad er ioniseringsenergi?

Elektroner optager specifikke "orbitaler" omkring den centrale kerne i et hvilket som helst atom. Du kan tænke på disse som kredsløb på en måde, der ligner, hvordan planeter kredser om solen. I et atom tiltrækkes de negativt ladede elektroner af de positivt ladede protoner. Denne attraktion holder atomet sammen.

Noget skal overvinde tiltrækningsenergien for at fjerne et elektron fra dets orbital. Ioniseringsenergien er udtrykket for den mængde energi, det tager for fuldstændigt at fjerne elektronet fra atomet og dets tiltrækning til protoner i kernen. Teknisk set er der mange forskellige ioniseringsenergier for elementer, der er tungere end brint. Den energi, der kræves for at fjerne det mest svagt tiltrækkede elektron, er den første ioniseringsenergi. Den energi, der kræves for at fjerne det næste mest svagt tiltrækkede elektron, er den anden ioniseringsenergi og så videre.

Ioniseringsenergier måles enten i kJ /mol (kilojoules pr. Mol) eller eV (elektronvolt) med førstnævnte foretrækkes i kemi, og sidstnævnte foretrukne, når man beskæftiger sig med enkeltatomer i fysik.
Faktorer, der påvirker ioniseringsenergi

ioniseringsenergien afhænger af et par forskellige faktorer. Generelt, når der er flere protoner i kernen, øges ioniseringsenergien. Dette giver mening, fordi med flere protoner, der tiltrækker elektronerne, bliver den energi, der kræves for at overvinde tiltrækningen, større. Den anden faktor er, om skallen med de yderste elektroner er fuldt optaget af elektroner. En fuld skal - f.eks. Skallen, der indeholder begge elektroner i helium - er sværere at fjerne elektroner fra end en delvist fyldt skal, fordi layoutet er mere stabilt. Hvis der er en fuld skal med en elektron i en ydre skal, “skjuler” elektronerne i den fulde skal elektronet i den ydre skal fra en del af den attraktive kraft fra kernen, og derfor tager elektronet i den ydre skal mindre energi at fjerne.
ioniseringsenergi og den periodiske tabel

Den periodiske tabel arrangerer elementerne ved at forøge atomnummeret, og dens struktur har en tæt forbindelse med skaller og orbitalerelektroner optager. Dette giver en nem måde at forudsige, hvilke elementer der har højere ioniseringsenergier end andre elementer. Generelt stiger ioniseringsenergi, når du bevæger dig fra venstre til højre over den periodiske tabel, fordi antallet af protoner i kernen øges. Ioniseringsenergien øges også, når du bevæger dig fra bunden til den øverste række af tabellen, fordi elementerne på de nederste rækker har flere elektroner, der afskærmer de ydre elektroner fra den centrale ladning i kernen. Der er dog nogle afvigelser fra denne regel, så den bedste måde at finde ioniseringsenergien i et atom er at slå det op i en tabel.
Ioniseringens slutprodukter: Ioner

En ion er et atom, der har en nettoladning, fordi balancen mellem antallet af protoner og elektroner er blevet brudt. Når et element ioniseres, falder antallet af elektroner, så det efterlades med et overskud af protoner og en nettopositiv ladning. Positivt ladede ioner kaldes kationer. Bordsalt (natriumchlorid) er en ionisk forbindelse, der inkluderer kationversionen af natriumatom, der har fået fjernet et elektron ved en proces, der bibringer ioniseringsenergi. Selvom de ikke er skabt af den samme type ionisering, fordi de får et ekstra elektron, kaldes negativt ladede ioner anioner.