A kémia területén az ionizációs energia. Arra a minimális energiamennyiségre vonatkozik, amely ahhoz szükséges, hogy a gázfázisban egy atomba bevezetett elektron leválhasson. Ezt az energiát általában kilodžoul / mól egységben fejezik ki. A kémia számos területén nagyon fontos, ezért érdekes tudni.
Ezért ezt a cikket szenteljük annak, hogy elmondhassuk az ionizációs energia összes jellemzőjét és fontosságát.
Főbb jellemzők
Amikor utalunk az az energia, amely ahhoz szükséges, hogy egy elektron elszakadjon egy gázfázisú atomtól Hangsúlyozzuk, hogy ez a gáznemű állapot az az állapot, amely mentes az atomok által magukra gyakorolt befolyástól. Felidézzük, hogy egy olyan anyagban, amely gáz halmazállapotban van, az intermolekuláris interakciók bármilyen típusa kizárt, mivel az atomok szétszóródnak egymástól. Az ionizációs energia nagysága egy olyan paraméter, amely arra szolgál, hogy leírja azt az erőt, amellyel egy elektron megköti azt az atomot, amelynek része.
Lesznek olyan vegyületek, ahol az elektron rendelkezik nagyobb ionizációs energia, és ez azt jelenti, hogy nagyobb kötési szilárdságú az atomhoz. Vagyis minél nagyobb az ionizációs energia, annál bonyolultabb lesz a kérdéses elektron leválása.
Ionizációs energiapotenciál
Amikor elkezdjük tanulmányozni egy anyag ionizációs energiáját, ismernünk kell annak ionizációs potenciálját. Nem több, mint a minimális energiamennyiség, amelyet fel kell használni annak érdekében, hogy egy elektron leváljon az atom legkülső héjáról, amely az alapállapotában van. Mi több, a terhelésnek semlegesnek kell lennie. Meg kell jegyezni, hogy amikor az ionizációs potenciálról beszélünk, olyan kifejezést használunk, hogy mindegyiket kevésbé használják. Ennek a tulajdonságnak a meghatározása ugyanis a vizsgálandó minta elektrosztatikus potenciáljának felhasználásán alapult.
Ennek az elektrosztatikus potenciálnak a felhasználásával több dolog történt: egyrészt az elektrosztatikus hatás következtében a vegyi anyag ionizációja megtörtént. Másrészről, bekövetkezett az eltávolítandó elektron leválásának felgyorsulása. Amint spektroszkópos technikákat kezdtek alkalmazni az ionizációs energia meghatározására, a potenciál nevét elkezdték megváltoztatni az energiára. Hasonlóképpen ismert, hogy az atomok kémiai tulajdonságait a legkülső energiaszintben lévő elektronok konfigurációja határozza meg. Ezeken a szinteken az elektronok távolabb vannak a magtól, és több információt adhatnak.
Mindez azt jelenti, hogy ezen fajok ionizációs energiája, amelyek elektronjai a legkülső energiaszintben vannak, közvetlenül kapcsolódik a vegyérték elektronok stabilitásához.
Módszerek az ionizációs energia meghatározására
Számos módszer létezik az ilyen típusú energia meghatározására. A módszereket főleg fotoemissziós folyamatok adják. E folyamatok többsége az elektronok által kibocsátott energia meghatározásán alapul a fotoelektromos hatás alkalmazása következtében. Az egyik leggyorsabb ionizációs energia kvantifikációs módszer az atomi spektroszkópia. Van még egy érdekes módszer az ilyen típusú energia kiszámítására, ez a fotoelektron spektroszkópia. Az ilyen típusú módszerben megmérik azokat az energiákat, amelyekkel az elektronok az atomokhoz kapcsolódnak.
Ebben a tekintetben, Az ultraibolya fotoelektron spektroszkópia néven ismert módszert alkalmazzák, amelynek rövidítése az angol UPS-ben található. Ez a módszer egy olyan technikából áll, amely az atomok vagy molekulák gerjesztését használja az ultraibolya sugárzás alkalmazásával. Ily módon jobban meg lehet mérni azt az energiát, amellyel az optimális külső energiaszint elektronjai az atom magjához kapcsolódnak. Mindezt annak érdekében, hogy elemezzük a vizsgált kémiai fajok külső elektronjainak energetikai átmeneteit. A köztük kialakuló kapcsolatok jellemzőinek tanulmányozására is használják.
Az ionizációs energia megismerésének másik módja a röntgensugaras fotoelektronikus másolási spektrum módszer, amely ugyanazt az elvet használja a legkülső réteg elektronjainak gerjesztésére és tanulmányozza a sugárzás típusának különbségeit, amelyek befolyásolják a műsorokat , az elektronok kiűzésének sebessége és a felbontás.
Első és második ionizációs energia
Azon atomok esetében, amelyeknél a legkülső szinten egynél több elektron van, azt találjuk, hogy az első elektront az atomból eltávolító energia értéke endoterm kémiai reakció útján valósul meg. Azokat az atomokat, amelyeknek egynél több elektronja van, polyelektronikus atomoknak nevezzük.. A kémiai reakció endoterm, mivel abbahagyja az atom energiaellátását annak érdekében, hogy elektront kapjon az elem kationjához. Ez az érték az első ionizációs energia. Az ugyanabban az időszakban jelenlévő összes elem arányosan növekszik, ahogy az atomszámuk nő.
Ez azt jelenti, hogy egy periódusban jobbról balra, felülről lefelé pedig csökkentek ugyanabban a csoportban, amely a periódusos rendszerben létezik. Ha ezt a meghatározást követjük, akkor a nemesgázok ionizációs energiáinak nagysága nagy. Másrészt azok az elemek, amelyek Az alkáli és alkáliföldfémek csoportjába tartoznak, és alacsonyabb az energia értéke.
Ugyanúgy, ahogy leírtuk az első energiát, egy második elektron eltávolításával ugyanabból az atomból a második ionizációs energiát kapjuk. Ennek az energiának a kiszámításához ugyanazt a sémát tartják fenn, és a következő elektronokat eltávolítják. Ebből az információból azt kapjuk, hogy az elektron leválasztása egy alapállapotú atomról csökkenti ezt a taszító hatást, amelyet a fennmaradó elektronok között létezőnek látunk. Ez a tulajdonság nukleáris töltésként ismert, és állandó marad. Nagyobb mennyiségű energiára van szükség ahhoz, hogy az ionfaj egy másik elektronját letéphessük, amelynek pozitív a töltése.
Remélem, hogy ezekkel az információkkal többet megtudhat az ionizációs energiáról.