Ionisatie-energie van de elementen

Wat u moet weten over ionisatie-energie

Ionisatie-energie neemt toe als je van links naar rechts door het periodiek systeem beweegt en neemt af naarmate je een groep naar beneden beweegt. Duncan Walker / Getty Images

De ionisatieenergie , of ionisatiepotentiaal, is de energie die nodig is om een elektron van een gasvormig atoom of ion. Hoe dichter en strakker een elektron is gebonden aan de kern , hoe moeilijker het zal zijn om te verwijderen en hoe hoger de ionisatie-energie zal zijn.

Belangrijkste afhaalrestaurants: ionisatie-energie

• Ionisatie-energie is de hoeveelheid energie die nodig is om een ​​elektron volledig uit een gasvormig atoom te verwijderen.
• Over het algemeen is de eerste ionisatie-energie lager dan die nodig is om volgende elektronen te verwijderen. Er zijn uitzonderingen.
• Ionisatie-energie vertoont een trend op het periodiek systeem. Ionisatie-energie neemt in het algemeen toe van links naar rechts over een periode of rij en neemt af van boven naar beneden in een elementgroep of kolom.

Eenheden voor ionisatie-energie

Ionisatie-energie wordt gemeten in elektronvolt (eV). Soms wordt de molaire ionisatie-energie uitgedrukt in J/mol.

Eerste versus daaropvolgende ionisatie-energie

De eerste ionisatie-energie is de energie die nodig is om één elektron uit het ouderatoom te verwijderen. De seconde ionisatieenergie is de energie die nodig is om een ​​tweede valentie-elektron uit het eenwaardige ion te verwijderen om het tweewaardige ion te vormen, enzovoort. Opeenvolgende ionisatie-energieën nemen toe. De tweede ionisatie-energie is (vrijwel) altijd groter dan de eerste ionisatie-energie.

Er zijn een paar uitzonderingen. De eerste ionisatie-energie van boor is kleiner dan die van beryllium. De eerste ionisatie-energie van zuurstof is groter dan die van stikstof. De reden voor de uitzonderingen heeft te maken met hun elektronenconfiguraties. In beryllium komt het eerste elektron uit een 2s-orbitaal, die twee elektronen kan bevatten zoals stabiel is met één. In boor wordt het eerste elektron verwijderd uit een 2p-orbitaal, dat stabiel is als het drie of zes elektronen bevat.

Beide elektronen die zijn verwijderd om zuurstof en stikstof te ioniseren, komen uit de 2p-orbitaal, maar een stikstofatoom heeft drie elektronen in zijn p-orbitaal (stabiel), terwijl een zuurstofatoom 4 elektronen heeft in de 2p-orbitaal (minder stabiel).

Ionisatie-energietrends in het periodiek systeem

Ionisatie-energieën nemen toe van links naar rechts over een periode (afnemende atomaire straal). Ionisatie-energie neemt af naar beneden in een groep (toenemende atomaire straal).

Groep I-elementen hebben lage ionisatie-energieën omdat het verlies van een elektron een vormt stabiel octet . Het wordt moeilijker om een ​​elektron te verwijderen als de atomaire straal neemt af omdat de elektronen zich over het algemeen dichter bij de kern bevinden, die ook positiever geladen is. De hoogste ionisatie-energiewaarde in een periode is die van zijn edelgas.

Termen met betrekking tot ionisatie-energie

De term 'ionisatie-energie' wordt gebruikt bij de bespreking van atomen of moleculen in de gasfase. Er zijn analoge termen voor andere systemen.

Werk functie - De werkfunctie is de minimale energie die nodig is om een ​​elektron van het oppervlak van een vaste stof te verwijderen.

Elektron bindende energie - De elektronenbindingsenergie is een meer algemene term voor ionisatie-energie van een chemische soort. Het wordt vaak gebruikt om energiewaarden te vergelijken die nodig zijn om elektronen te verwijderen van neutrale atomen, atomaire ionen en Polyatomische ionen .

Ionisatie-energie versus elektronenaffiniteit

Een andere trend in het periodiek systeem is: elektronenaffiniteit . Elektronenaffiniteit is een maat voor de energie die vrijkomt wanneer een neutraal atoom in de gasfase een elektron krijgt en een negatief geladen ion vormt ( anion ). Hoewel ionisatie-energieën met grote precisie kunnen worden gemeten, zijn elektronenaffiniteiten niet zo eenvoudig te meten. De trend om een ​​elektron te krijgen neemt toe van links naar rechts over een periode in het periodiek systeem en neemt af van boven naar beneden in een elementengroep.

De redenen waarom elektronenaffiniteit doorgaans kleiner wordt als ze naar beneden gaan, is omdat elke nieuwe periode een nieuwe elektronenorbitaal toevoegt. Het valentie-elektron brengt meer tijd verder van de kern door. En als je door het periodiek systeem naar beneden gaat, heeft een atoom meer elektronen. Afstoting tussen de elektronen maakt het gemakkelijker om een ​​elektron te verwijderen of moeilijker om er een toe te voegen.

Elektronenaffiniteiten zijn kleinere waarden dan ionisatie-energieën. Dit plaatst de trend in elektronenaffiniteit over een periode in perspectief. In plaats van een netto afgifte van energie wanneer een elektron wordt gewonnen, heeft een stabiel atoom zoals helium eigenlijk energie nodig om ionisatie te forceren. Een halogeen, zoals fluor, accepteert gemakkelijk een ander elektron.