Oppimistavoite
- Tunnista ionisaatioenergian yleiset jaksolliset kehityssuunnat.
Kärkikohdat
- Ionisaatioenergia on energia, joka tarvitaan elektronin poistamiseen atomin ympärillä olevalta radaltaan pisteeseen, jossa se ei enää liity kyseiseen atomiin.
- Alkuaineen ionisaatioenergia kasvaa siirryttäessä jaksollisen järjestelmän periodin poikki, koska suuremmat efektiiviset ydinvaraukset pitävät elektronit tiukemmin kiinni.
- Alkuaineiden ionisaatioenergia kasvaa siirryttäessä jossakin ryhmässä ylöspäin, koska elektronit pidetään matalamman energian orbitaaleilla, lähempänä ydintä, ja siksi ne ovat tiukemmin sidottuja (vaikeampi irrottaa).
Termi
- IonisaatioenergiaEnergia, joka tarvitaan elektronin poistamiseen atomista tai molekyylistä äärettömään.
Ionisaatioenergian jaksottaiset kehityssuunnat
Kemiallisen lajin ionisaatioenergian (esim, atomi tai molekyyli) on energia, joka tarvitaan elektronien poistamiseen kaasumaisista atomeista tai ioneista. Tätä ominaisuutta kutsutaan myös ionisaatiopotentiaaliksi ja se mitataan voltteina. Kemiassa se viittaa usein yhteen mooliin ainetta (molaarinen ionisaatioenergia tai entalpia), ja se ilmoitetaan muodossa kJ/mol. Atomifysiikassa ionisaatioenergia mitataan yleensä yksikössä elektronivoltti (eV). Suurilla atomeilla tai molekyyleillä on alhainen ionisaatioenergia, kun taas pienillä molekyyleillä on yleensä korkeampi ionisaatioenergia.
Ionisaatioenergia on erilainen eri atomi- tai molekyyliorbitaalien elektroneille. Yleisemmin n:nnen ionisaatioenergia on energia, joka tarvitaan n:nnen elektronin irrottamiseen sen jälkeen, kun ensimmäiset n-1 elektronia on poistettu. Sitä pidetään atomin tai ionin taipumuksen tai elektronin luovutustaipumuksen tai elektronisidonnan voimakkuuden mittana. Mitä suurempi ionisaatioenergia on, sitä vaikeampi elektronin poistaminen on. Ionisaatioenergia voi olla alkuaineen reaktiivisuuden indikaattori. Alkuaineet, joilla on alhainen ionisaatioenergia, ovat yleensä pelkistäviä aineita ja muodostavat kationeja, jotka puolestaan yhdistyvät anionien kanssa muodostaen suoloja.
Vasemmalta oikealle siirryttäessä jakson sisällä tai ryhmän sisällä ylöspäin ensimmäinen ionisaatioenergia yleensä kasvaa. Atomisäteen pienentyessä on vaikeampi irrottaa elektronia, joka on lähempänä positiivisemmin varautunutta ydintä. Sitä vastoin, kun edetään jaksollisen järjestelmän ryhmässä alaspäin, ionisaatioenergia todennäköisesti pienenee, koska valenssielektronit ovat kauempana ytimestä ja saavat suuremman suojan. Niiden vetovoima ytimen positiiviseen varaukseen on heikompi. Ionisaatioenergia kasvaa jaksossa vasemmalta oikealle ja vähenee ryhmässä ylhäältä alaspäin.
Ionisaatioenergian jaksollisten kehityssuuntien perustelut
Alkuaineen ionisaatioenergia kasvaa siirryttäessä jaksollisen järjestelmän jakson läpi, koska korkeampi efektiivinen ydinvaraus pitää elektronit tiukemmin kiinni. Tämä johtuu siitä, että lisäelektronit samassa kuoressa eivät oleellisesti edistä toistensa suojaamista ytimestä, mutta atominumeron kasvu vastaa protonien lukumäärän kasvua ytimessä.
Elementtien ionisaatioenergia kasvaa siirryttäessä ryhmässä ylöspäin, koska elektronit pidetään matalamman energian orbitaaleilla, lähempänä ydintä ja siten tiukemmin sidottuina (vaikeammin irrotettavissa).
Tämän kahden periaatteen perusteella helpoimmin ionisoituva alkuaine on fransium ja vaikeimmin ionisoituva on helium.