Inleiding tot de Scheikunde

Term

• ionisatie-energieDe energie die nodig is om een elektron uit een atoom of molecuul te verwijderen tot in het oneindige.

Periodieke trends in de ionisatie-energie

De ionisatie-energie van een chemische stof (d.w.z., een atoom of molecuul) is de energie die nodig is om elektronen te verwijderen uit gasvormige atomen of ionen. Deze eigenschap wordt ook wel de ionisatiepotentia genoemd en wordt gemeten in volt. In de scheikunde heeft zij vaak betrekking op één mol van een stof (molaire ionisatie-energie of enthalpie) en wordt gerapporteerd in kJ/mol. In de atoomfysica wordt de ionisatie-energie meestal gemeten in de eenheid elektronvolt (eV). Grote atomen of moleculen hebben een lage ionisatie-energie, terwijl kleine moleculen over het algemeen een hogere ionisatie-energie hebben.

De ionisatie-energie is verschillend voor elektronen van verschillende atomaire of moleculaire baanvakken. Meer in het algemeen is de n-de ionisatie-energie de energie die nodig is om het n-de elektron weg te strepen nadat de eerste n-1 elektronen zijn verwijderd. Zij wordt beschouwd als een maatstaf voor de neiging van een atoom of ion om een elektron af te staan of voor de sterkte van de elektronenbinding. Hoe groter de ionisatie-energie, des te moeilijker is het om een elektron te verwijderen. De ionisatie-energie kan een indicator zijn voor de reactiviteit van een element. Elementen met een lage ionisatie-energie hebben de neiging reductiemiddelen te zijn en kationen te vormen, die op hun beurt met anionen combineren om zouten te vormen.

Van links naar rechts binnen een periode of naar boven binnen een groep, neemt de eerste ionisatie-energie in het algemeen toe. Naarmate de atoomstraal afneemt, wordt het moeilijker om een elektron te verwijderen dat zich dichter bij een positiever geladen kern bevindt. Omgekeerd zal, naarmate men lager in de groep van het periodiek systeem komt, de ionisatie-energie waarschijnlijk afnemen, omdat de valentie-elektronen verder van de atoomkern verwijderd zijn en een grotere afscherming ondervinden. Zij ondervinden een zwakkere aantrekkingskracht op de positieve lading van de kern. De ionisatie-energie neemt toe van links naar rechts in een periode en neemt af van boven naar beneden in een groep.

Rationale voor de Periodieke Trends in Ionisatie-energie

De ionisatie-energie van een element neemt toe naarmate men zich verplaatst over een periode in het periodiek systeem, omdat de elektronen strakker worden vastgehouden door de hogere effectieve nucleaire lading. Dit komt omdat extra elektronen in dezelfde schil niet wezenlijk bijdragen aan het afschermen van elkaar van de kern, maar een toename van het atoomnummer komt overeen met een toename van het aantal protonen in de kern.

De ionisatie-energie van de elementen neemt toe naarmate men hoger in een bepaalde groep komt, omdat de elektronen worden vastgehouden in banen met een lagere energie, dichter bij de kern en dus vaster gebonden (moeilijker te verwijderen).

Op basis van deze twee principes is het gemakkelijkst te ioniseren element francium en het moeilijkst te ioniseren helium.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:IonizationEnergyAtomicWeight.PNG
Wikipedia
Public domain.