Tanulási cél
- Az ionizációs energia általános periodikus trendjeinek felismerése.
Kulcspontok
- Az ionizációs energia az az energia, amely ahhoz szükséges, hogy egy elektron az atom körüli pályájáról egy olyan pontra kerüljön, ahol már nem kapcsolódik az adott atomhoz.
- A periódusonként haladva a periódusos rendszerben egy elem ionizációs energiája nő, mivel az elektronokat a magasabb effektív magtöltés szorosabban tartja.
- Az elemek ionizációs energiája növekszik, ahogy egy adott csoportban felfelé haladunk, mert az elektronokat alacsonyabb energiájú pályákon, az atommaghoz közelebb tartják, és ezért szorosabban kötődnek (nehezebb eltávolítani).
Term
- Ionizációs energiaAz atom vagy molekula elektronjának eltávolításához szükséges energia a végtelenbe.
Ionizációs energia periodikus tendenciái
A kémiai faj ionizációs energiája (ill, atom vagy molekula) az az energia, amely ahhoz szükséges, hogy a gáznemű atomokból vagy ionokból elektronokat távolítsunk el. Ezt a tulajdonságot ionizációs potenciának is nevezik, és voltban mérik. A kémiában gyakran egy mólnyi anyagra vonatkozik (moláris ionizációs energia vagy entalpia), és kJ/molban adják meg. Az atomfizikában az ionizációs energiát általában elektronvolt (eV) egységben mérik. A nagy atomok vagy molekulák ionizációs energiája alacsony, míg a kis molekuláké általában magasabb.
Az ionizációs energia a különböző atomi vagy molekuláris pályák elektronjai esetében eltérő. Általánosabban az n-edik ionizációs energia az az energia, amely az első n-1 elektron eltávolítása után az n-edik elektron leválasztásához szükséges. Az atom vagy ion elektronleadási hajlamának, illetve az elektronkötés erősségének mérőszámának tekinthető. Minél nagyobb az ionizációs energia, annál nehezebb egy elektron eltávolítása. Az ionizációs energia egy elem reaktivitásának mutatója lehet. Az alacsony ionizációs energiájú elemek általában redukálószerek, és kationokat képeznek, amelyek viszont anionokkal egyesülve sókat képeznek.
A perióduson belül balról jobbra vagy egy csoporton belül felfelé haladva az első ionizációs energia általában nő. Ahogy az atomsugár csökken, egyre nehezebb lesz eltávolítani egy olyan elektront, amely közelebb van egy pozitívabban töltött atommaghoz. Ezzel szemben, ahogy haladunk lefelé a periódusos rendszerben egy csoportban, az ionizációs energia valószínűleg csökken, mivel a valenciaelektronok távolabb vannak az atommagtól, és nagyobb árnyékolást tapasztalnak. Gyengébb vonzást tapasztalnak az atommag pozitív töltése iránt. Az ionizációs energia egy perióduson belül balról jobbra haladva nő, egy csoporton belül pedig felülről lefelé csökken.
Az ionizációs energia periódusos tendenciáinak indoklása
A periódusos rendszerben egy perióduson belül haladva nő egy elem ionizációs energiája, mivel az elektronokat a magasabb effektív magtöltés szorosabban tartja. Ez azért van így, mert az azonos héjban lévő további elektronok nem járulnak hozzá lényegesen egymás magtól való árnyékolásához, azonban az atomszám növekedése az atommagban lévő protonok számának növekedésének felel meg.
Az elemek ionizációs energiája azért nő, ahogy egy adott csoportban felfelé haladunk, mert az elektronokat alacsonyabb energiájú pályákon tartják, közelebb vannak az atommaghoz, és így szorosabban kötődnek (nehezebb eltávolítani).
Ez a két elv alapján a legkönnyebben ionizálható elem a francium, a legnehezebben ionizálható pedig a hélium.