Lernziel
- Erkennen Sie die allgemeinen periodischen Trends der Ionisierungsenergie.
Schlüsselpunkte
- Die Ionisierungsenergie ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron aus seinem Orbital um ein Atom bis zu einem Punkt zu entfernen, an dem es nicht mehr mit dem Atom verbunden ist.
- Die Ionisierungsenergie eines Elements nimmt zu, wenn man sich durch eine Periode im Periodensystem bewegt, weil die Elektronen durch die höhere effektive Kernladung fester gehalten werden.
- Die Ionisierungsenergie der Elemente nimmt zu, wenn man in einer bestimmten Gruppe aufsteigt, weil die Elektronen in Orbitalen mit niedrigerer Energie gehalten werden, die näher am Kern liegen und daher fester gebunden sind (schwerer zu entfernen sind).
Begriff
- IonisierungsenergieDie Energie, die benötigt wird, um ein Elektron aus einem Atom oder Molekül bis ins Unendliche zu entfernen.
Periodische Trends der Ionisierungsenergie
Die Ionisierungsenergie einer chemischen Spezies (d.h., eines Atoms oder Moleküls) ist die Energie, die erforderlich ist, um Elektronen aus gasförmigen Atomen oder Ionen zu entfernen. Diese Eigenschaft wird auch als Ionisierungspotenzial bezeichnet und in Volt gemessen. In der Chemie bezieht sie sich oft auf ein Mol einer Substanz (molare Ionisierungsenergie oder Enthalpie) und wird in kJ/mol angegeben. In der Atomphysik wird die Ionisierungsenergie normalerweise in der Einheit Elektronenvolt (eV) gemessen. Große Atome oder Moleküle haben eine niedrige Ionisierungsenergie, während kleine Moleküle in der Regel eine höhere Ionisierungsenergie haben.
Die Ionisierungsenergie ist für Elektronen verschiedener Atom- oder Molekülorbitale unterschiedlich. Allgemeiner ausgedrückt ist die n-te Ionisierungsenergie die Energie, die erforderlich ist, um das n-te Elektron abzustreifen, nachdem die ersten n-1 Elektronen entfernt worden sind. Sie gilt als Maß für die Neigung eines Atoms oder Ions, ein Elektron abzugeben, oder für die Stärke der Elektronenbindung. Je größer die Ionisierungsenergie ist, desto schwieriger ist es, ein Elektron zu entfernen. Die Ionisierungsenergie kann ein Indikator für die Reaktivität eines Elements sein. Elemente mit einer niedrigen Ionisierungsenergie sind in der Regel Reduktionsmittel und bilden Kationen, die sich wiederum mit Anionen zu Salzen verbinden.
Wenn man sich innerhalb einer Periode von links nach rechts oder innerhalb einer Gruppe nach oben bewegt, nimmt die erste Ionisierungsenergie im Allgemeinen zu. Wenn der Atomradius abnimmt, wird es schwieriger, ein Elektron zu entfernen, das sich näher an einem positiv geladenen Kern befindet. Umgekehrt nimmt die Ionisierungsenergie wahrscheinlich ab, wenn man im Periodensystem eine Gruppe nach unten geht, da die Valenzelektronen weiter vom Kern entfernt sind und eine größere Abschirmung erfahren. Sie fühlen sich von der positiven Ladung des Kerns weniger stark angezogen. Die Ionisierungsenergie nimmt in einer Periode von links nach rechts zu und in einer Gruppe von oben nach unten ab.
Begründung für die periodischen Trends in der Ionisierungsenergie
Die Ionisierungsenergie eines Elements nimmt zu, wenn man sich im Periodensystem durch eine Periode bewegt, weil die Elektronen durch die höhere effektive Kernladung fester gehalten werden. Dies liegt daran, dass zusätzliche Elektronen in der gleichen Schale nicht wesentlich dazu beitragen, sich gegenseitig vom Kern abzuschirmen. Eine Erhöhung der Ordnungszahl entspricht jedoch einer Erhöhung der Anzahl der Protonen im Kern.
Die Ionisierungsenergie der Elemente nimmt zu, wenn man sich in einer bestimmten Gruppe nach oben bewegt, weil die Elektronen in Orbitalen mit niedrigerer Energie gehalten werden, die näher am Kern liegen und daher fester gebunden sind (schwieriger zu entfernen).
Ausgehend von diesen beiden Prinzipien ist das am leichtesten zu ionisierende Element Francium und das am schwersten zu ionisierende Helium.