ENERGIA JONIZACJI: POTENCJAŁ, METODY WYZNACZANIA - FIZYCZNY - 2026

Energia jonizacji odnosi się do minimalnej ilości energii, zwykle wyrażanej w kilodżulach na mol (kJ / mol), która jest potrzebna do uwolnienia elektronu znajdującego się w atomie w fazie gazowej będącej w jego stanie fundamentalny.

Stan gazowy odnosi się do stanu, w którym jest wolny od wpływu, jaki inne atomy mogą wywierać na siebie, jak również wykluczone jest jakiekolwiek oddziaływanie międzycząsteczkowe. Wielkość energii jonizacji jest parametrem opisującym siłę, z jaką elektron wiąże się z atomem, którego jest częścią.

Pierwsza energia jonizacji

Innymi słowy, im większa jest wymagana ilość energii jonizacji, tym trudniej będzie odłączyć dany elektron.

Potencjał jonizacyjny

Potencjał jonizacyjny atomu lub cząsteczki definiuje się jako minimalną ilość energii, jaką należy przyłożyć, aby spowodować oderwanie się elektronu od najbardziej zewnętrznej powłoki atomu w jego stanie podstawowym i z ładunkiem obojętnym; to znaczy energia jonizacji.

Należy zauważyć, że mówiąc o potencjale jonizacyjnym, używa się terminu, który wyszedł z użycia. Wynika to z faktu, że wcześniej określenie tej właściwości opierało się na wykorzystaniu potencjału elektrostatycznego w badanej próbce.

Dzięki wykorzystaniu tego potencjału elektrostatycznego doszło do dwóch rzeczy: jonizacji związków chemicznych i przyspieszenia procesu uwalniania elektronu, który miał zostać usunięty.

Kiedy więc zaczęto używać technik spektroskopowych do jej określania, termin „potencjał jonizacji” został zastąpiony terminem „energia jonizacji”.

Podobnie wiadomo, że właściwości chemiczne atomów są określone przez konfigurację elektronów obecnych na najbardziej zewnętrznym poziomie energetycznym w tych atomach. Zatem energia jonizacji tych gatunków jest bezpośrednio związana ze stabilnością ich elektronów walencyjnych.

Metody wyznaczania energii jonizacji

Jak wcześniej wspomniano, metody określania energii jonizacji są głównie podawane przez procesy fotoemisyjne, które opierają się na określaniu energii emitowanej przez elektrony w wyniku zastosowania efektu fotoelektrycznego.

Chociaż można powiedzieć, że spektroskopia atomowa jest najbardziej bezpośrednią metodą określania energii jonizacji próbki, istnieje również spektroskopia fotoelektronów, w której mierzone są energie, z którymi elektrony są związane z atomami.

W tym sensie spektroskopia fotoelektronów w ultrafiolecie - znana również jako UPS ze swojego akronimu w języku angielskim - jest techniką, która wykorzystuje wzbudzenie atomów lub cząsteczek poprzez zastosowanie promieniowania ultrafioletowego.

Odbywa się to w celu analizy przejść energetycznych najbardziej zewnętrznych elektronów w badanych substancjach chemicznych i charakterystyk tworzonych przez nie wiązań.

Znana jest również rentgenowska spektroskopia fotoelektronów i ekstremalne promieniowanie ultrafioletowe, które wykorzystują tę samą zasadę opisaną wcześniej z różnicami w typie promieniowania padającego na próbkę, szybkością wyrzucania elektronów i rozdzielczością. uzyskane.

Pierwsza energia jonizacji

W przypadku atomów, które mają więcej niż jeden elektron na swoim najbardziej zewnętrznym poziomie - czyli tzw. Atomy polielektroniczne - wartość energii potrzebnej do usunięcia pierwszego elektronu z atomu znajdującego się w stanie podstawowym podaje następujące równanie:

Energia + A (g) → A ⁺ (g) + e ^-

„A” symbolizuje atom dowolnego pierwiastka, a odłączony elektron jest reprezentowany jako „e ^- ”. W ten sposób uzyskuje się pierwszą energię jonizacji, zwaną „I ₁ ”.

Jak widać, zachodzi reakcja endotermiczna, ponieważ do atomu dostarczana jest energia w celu uzyskania elektronu dodanego do kationu tego pierwiastka.

Podobnie, wartość pierwszej energii jonizacji pierwiastków obecnych w tym samym okresie rośnie proporcjonalnie do wzrostu ich liczby atomowej.

Oznacza to, że zmniejsza się od prawej do lewej w okresie i od góry do dołu w tej samej grupie układu okresowego.

W tym sensie gazy szlachetne mają duże energie jonizacji, podczas gdy pierwiastki należące do metali alkalicznych i ziem alkalicznych mają niskie wartości tej energii.

Energia drugiej jonizacji

W ten sam sposób, usuwając drugi elektron z tego samego atomu, uzyskuje się drugą energię jonizacji, oznaczoną jako „I ₂ ”.

Energia + A ⁺ (g) → A ²⁺ (g) + e ^-

Ten sam schemat jest stosowany dla innych energii jonizacji podczas uruchamiania kolejnych elektronów, wiedząc, że po oderwaniu się elektronu od atomu w jego stanie podstawowym zmniejsza się efekt odpychania między pozostałymi elektronami.

Ponieważ właściwość zwana „ładunkiem jądrowym” pozostaje stała, do oderwania kolejnego elektronu z form jonowych o dodatnim ładunku wymagana jest większa ilość energii. Więc energie jonizacji rosną, jak widać poniżej:

I ₁ <I ₂ <I ₃ <… <I _n

Wreszcie, oprócz wpływu ładunku jądrowego, na energie jonizacji wpływa konfiguracja elektronowa (liczba elektronów w powłoce walencyjnej, rodzaj zajmowanej orbity, itp.) Oraz efektywny ładunek jądrowy uwalnianego elektronu.

Z powodu tego zjawiska większość cząsteczek o charakterze organicznym ma wysokie wartości energii jonizacji.

Bibliografia

1. Chang, R. (2007). Chemia, wydanie dziewiąte. Meksyk: McGraw-Hill.
2. Wikipedia. (sf). Energia jonizacji. Odzyskany z en.wikipedia.org
3. Hiperfizyka. (sf). Energie jonizacji. Pobrane z hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. Field, FH i Franklin, JL (2013). Zjawiska uderzenia elektronów: i właściwości jonów gazowych. Odzyskany z books.google.co.ve
5. Carey, FA (2012). Zaawansowana chemia organiczna: część A: struktura i mechanizmy. Uzyskane z books.google.co.ve