Ioniseringsenergien af ​​et atom

Joniseringsenergien er atomets hovedkarakteristik. Det bestemmer naturen og styrken af ​​de kemiske bindinger, der kan danne et atom. De reducerende egenskaber af et stof (simpelt) afhænger også af denne egenskab.

Udtrykket "ioniseringsenergi" erstatter undertidenUdtrykket "første ioniseringspotentiale" (I1) betyder dermed den mindste energi, der er nødvendigt for en elektron at bevæge sig væk fra et frit atom, når det er i en energitilstand kaldet den nederste.

Specielt for et hydrogenatom kaldes detteden energi, der kræves for at løsne en elektron fra en proton. For atomer med flere elektroner er begrebet det andet, tredje osv. ioniseringspotentialer.

Joniseringsenergien af ​​et hydrogenatom er en sum, hvoraf en komponent er energien i en elektron, og den anden er den potentielle energi i systemet.

I kemi betegnes hydrogenatomets energi med symbolet "Ea", og summen af ​​systemets potentielle energi og elektronens energi kan udtrykkes med formlen: Ea = E + T = -Z.e / 2.R.

Det kan ses fra dette udtryk, at stabilitetenSystemet er direkte relateret til kernens ladning og afstanden mellem den og elektronen. Jo mindre denne afstand, desto stærkere ladningen af ​​kernen er, jo mere tiltrukket de er, jo mere stabil og stabil systemet, desto mere energi skal bruges til at bryde denne forbindelse.

Det er tydeligvis, hvad angår mængden af ​​energi, der bruges til at bryde forbindelsen, man kan sammenligne systemernes stabilitet: jo mere energi desto mere stabil er systemet.

Joniseringsenergien af ​​et atom er (en kraft somnødvendigt for ødelæggelsen af ​​bindinger i et hydrogenatom) blev beregnet eksperimentelt. I dag er dets værdi nøjagtigt kendt: 13,6 eV (elektronvolt). Senere var forskere ved hjælp af en række eksperimenter i stand til at beregne den energi, der kræves for at ødelægge atom-elektronbinding i systemer bestående af en enkelt elektron og en kerne med en ladning, der er dobbelt så stor som et hydrogenatom. Det blev oprettet eksperimentelt, at i dette tilfælde kræves 54,4 eV.

Kendte love i elektrostatik siger detionisering energi, der kræves for at bryde bindingen mellem modsætninger afgifter (Z og e), forudsat at de er placeret i en afstand R, er fast (bestemt) ved ligningen: T = Z.e / R.

En sådan energi er proportional med størrelsen af ​​ladningerne og,I overensstemmelse hermed er omvendt relateret til afstanden. Dette er helt naturligt: ​​Jo stærkere afgifterne er, desto stærkere kræfter forbinder dem, desto kraftigere kræves indsatsen for at nedbryde bindingen mellem dem. Det samme gælder for afstanden: jo mindre det er, desto stærkere ioniseringsenergi, jo flere gafler skal anvendes for at bryde forbindelsen.

Denne begrundelse forklarer, hvorfor atomsystemet med en stærk nukleare ladning er mere stabil og har brug for mere energi til at løsne elektronen.

Med det samme er der et spørgsmål: "Hvis ladningen af ​​kernen er kun dobbelt så stærk, hvorfor den ionisering energi, der kræves for at fjerne en elektron, er ikke steget i to og fire gange? Hvorfor det er lig med det dobbelte af den afgift, til at tage pladsen (54,4 / 13,6 = 4)?".

Denne modsigelse forklares ganske enkelt. Hvis afgifterne Z og e i systemet er relativt i en gensidig tilstand, er energien (T) proportional med ladningen Z, og de øges proportionalt.

Men i et system, hvor elektronen med ladning e gør kerneomdrejningerne ladet Z, og Z forstærker, falder rotationsradien R proportionalt: elektronen tiltrækkes til kernen med større kraft.

Konklusionen er åbenbar. Joniseringsenergien påvirkes af ladningen af ​​kernen, afstanden (i radius) fra kernen til det højeste punkt af ladningsdensiteten af ​​den eksterne elektron; den repulsive kraft mellem de ydre elektroner og måleen af ​​elektronens penetrerende kraft.