בתחום הכימיה, ה אנרגיית יינון. הכוונה היא לכמות האנרגיה המינימלית הנדרשת כדי להיות מסוגל לייצר ניתוק של אלקטרון שהוכנס לאטום בשלב הגז. אנרגיה זו מתבטאת בדרך כלל ביחידות של קילוגרמים למול. זה חשוב מאוד בתחומי כימיה רבים, ולכן מעניין לדעת.
לכן אנו הולכים להקדיש מאמר זה כדי לספר לכם על כל המאפיינים והחשיבות של אנרגיית יינון.
תכונות עיקריות
כאשר אנו מתייחסים את האנרגיה הדרושה לעקור אלקטרון מאטום שלב הגז אנו מדגישים כי מצב גזי זה הוא המצב החף מההשפעה שהאטומים יכולים להשפיע על עצמם. אנו זוכרים כי בחומר שנמצא במצב גזי, כל סוג של אינטראקציה בין מולקולרית נשלל מכיוון שהאטומים מפוזרים זה מזה. גודל אנרגיית היינון הוא פרמטר המשמש לתיאור הכוח איתו נקשר אלקטרון לאטום שהוא חלק ממנו.
יהיו תרכובות שבהן יש לאלקטרון אנרגיית יינון גבוהה יותר ופירוש הדבר שיש לו חוזק קשר גבוה יותר לאטום. כלומר, ככל שאנרגיית היינון גדולה יותר כך ניתוק האלקטרון המדובר יהיה מורכב יותר.
פוטנציאל אנרגיית יינון
כאשר אנו מתחילים לחקור את אנרגיית היינון של חומר עלינו לדעת את פוטנציאל היינון שלו. זה לא יותר מכמות האנרגיה המינימלית שיש להחיל על מנת לגרום לניתוק של אלקטרון מהקליפה החיצונית ביותר של האטום שנמצא במצבו הבסיסי. מה עוד, העומס חייב להיות ניטרלי. יש לציין שכשמדברים על פוטנציאל יינון משתמשים במונח שכל אחד מהם משמש פחות. הסיבה לכך היא שקביעת תכונה זו התבססה על שימוש בפוטנציאל אלקטרוסטטי במדגם שייחקר.
על ידי שימוש בפוטנציאל אלקטרוסטטי זה קרו כמה דברים: מצד אחד יינון המינים הכימיים התרחש עקב פעולה אלקטרוסטטית. מצד שני, האצה של תהליך הניתוק של האלקטרון שיש להסיר התרחשה. כאשר החלו להשתמש בטכניקות ספקטרוסקופיות לקביעת אנרגיית יינון, החל שם הפוטנציאל להיות שונה לאנרגיה. כמו כן, ידוע כי התכונות הכימיות של אטומים נקבעות על ידי תצורת האלקטרונים הנמצאים ברמת האנרגיה החיצונית ביותר. ברמות אלה האלקטרונים רחוקים יותר מהגרעין ויכולים לתת מידע נוסף.
כל המשמעות היא שאנרגיית היינון של מינים אלה שיש להם את האלקטרונים ברמת האנרגיה החיצונית ביותר קשורה ישירות ליציבותם של אלקטרוני הערכיות.
שיטות לקביעת אנרגיית יינון
ישנן שיטות רבות לקביעת סוג זה של אנרגיה. השיטות ניתנות בעיקר על ידי תהליכי הפליטה. מרבית התהליכים הללו מבוססים על קביעת האנרגיה הנפלטת על ידי אלקטרונים כתוצאה מיישום האפקט הפוטואלקטרי. אחת משיטות כימות האנרגיה המהירות ביותר של יינון היא ספקטרוסקופיה אטומית. ישנה גם שיטה מעניינת אחרת לחישוב אנרגיה מסוג זה, שהיא ספקטרוסקופיית פוטו-אלקטרונים. בשיטה מסוג זה נמדדות האנרגיות איתן נקשרים אלקטרונים לאטומים.
בהקשר זה, משתמשים בשיטה המכונה ספקטרוסקופיית פוטואלקטרונים אולטרה סגולה, שראויה בראשי תיבות באנגלית UPS. שיטה זו מורכבת מטכניקה המשתמשת בעירור אטומים או מולקולות באמצעות יישום קרינה אולטרה סגולה. באופן זה ניתן למדוד טוב יותר את האנרגיה שבה האלקטרונים של רמת האנרגיה החיצונית האופטימלית קשורים לגרעין האטום. כל זה נעשה על מנת לנתח את המעברים האנרגטיים של האלקטרונים החיצוניים מהמין הכימי שנחקר. הוא משמש גם לחקר מאפייני הקישורים הנוצרים ביניהם.
דרך נוספת להכיר את אנרגיית היינון היא באמצעות שיטת הספקטרום של עותקים פוטואלקטרוניים. היא משתמשת באותו עיקרון של עירור האלקטרונים של השכבה החיצונית ביותר ובוחנת את ההבדלים בסוג הקרינה שגורם להשפיע על המופעים , המהירות בה הוצאת האלקטרונים והרזולוציה המתקבלת.
אנרגיית יינון ראשונה ושנייה
במקרה של אטומים שיש בהם יותר מאלקטרון אחד ברמה החיצונית ביותר, אנו מוצאים כי ערך האנרגיה הדרושה להוצאת האלקטרון הראשון מהאטום מתבצע באמצעות תגובה כימית אנדותרמית. אטומים שיש בהם יותר מאלקטרון אחד נקראים אטומים פולי-אלקטרוניים.. התגובה הכימית היא אנדותרמית מכיוון שהיא מפסיקה לספק אנרגיה לאטום כדי להיות מסוגלים להשיג אלקטרון שנוסף לקטיון של יסוד זה. ערך זה ידוע כאנרגיית היינון הראשונה. כל היסודות הקיימים באותה תקופה גדלים באופן יחסי ככל שמספרם האטומי גדל.
משמעות הדבר היא שהם יורדים מימין לשמאל בתקופה ומלמעלה למטה בתוך אותה קבוצה הקיימת בטבלה המחזורית. אם אנו מקיימים הגדרה זו, לגזים אצילים יש אנרגיות יינון בעוצמות גבוהות. מצד שני, האלמנטים ש הם שייכים לקבוצת מתכות האדמה האלקליות והאלקליין ויש להם ערך נמוך יותר של אנרגיה זו.
באותו אופן שתיארנו את האנרגיה הראשונה, על ידי הוצאת אלקטרון שני מאותו האטום, מתקבלת אנרגיית היינון השנייה. כדי לחשב אנרגיה זו, אותה סכמה נשמרת ומסירים את האלקטרונים הבאים. ממידע זה מתקבל כי ניתוק האלקטרון מאטום במצבו הקרקעי מקטין את האפקט הדוחה הזה שאנו רואים הקיים בין האלקטרונים הנותרים. נכס זה מכונה מטען גרעיני ונשאר קבוע. דרושה כמות גדולה יותר של אנרגיה כדי לקרוע אלקטרון אחר מהמין היוני בעל המטען החיובי.
אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על אנרגיית יינון.