Jonizacijos energija: potencialas, jo nustatymo metodai
Jonizacijos energija reiškia mažiausią energijos kiekį, paprastai išreikštą kilodžaulių vienetais vienai molai (kJ / mol), kuri reikalinga norint sukurti elektroną, esantį jo būsenoje esančioje dujų fazėje. esminis
Dujinė būsena reiškia būseną, kurioje ji yra laisva nuo įtakos, kurį kiti atomai gali paveikti sau, kaip ir bet kokia intermolekulinė sąveika. Jonizacijos energijos dydis yra parametras, apibūdinantis jėgą, su kuria elektronas yra susietas su atomu, kurio dalis ji yra.
Kitaip tariant, tuo didesnis reikalingas jonizacijos energijos kiekis, tuo sudėtingesnis bus atitinkamo elektrono atskyrimas.
Jonizacijos potencialas
Atomo ar molekulės jonizacijos potencialas yra apibrėžiamas kaip mažiausias energijos kiekis, kuris turi būti taikomas, kad elektronas būtų atjungtas nuo atokiausio atomo sluoksnio pagrindo ir neutralaus krūvio; tai yra, jonizacijos energija.
Pažymėtina, kad kalbant apie jonizacijos potencialą, vartojamas terminas, kuris neteko naudos. Taip yra todėl, kad anksčiau šios savybės nustatymas buvo pagrįstas elektrostatinio potencialo naudojimu dominančiam mėginiui.
Naudojant šį elektrostatinį potencialą įvyko du dalykai: cheminių medžiagų jonizacija ir elektrono atskyrimo proceso pagreitinimas, kurį norėjo pašalinti.
Taigi pradedant naudoti spektroskopinius metodus jo nustatymui, terminas "jonizacijos potencialas" buvo pakeistas "jonizacijos energija".
Be to, yra žinoma, kad atomų chemines savybes lemia elektronų, esančių labiausiai išoriniame energijos lygyje, konfigūracija. Tada šių rūšių jonizacijos energija yra tiesiogiai susijusi su jų valentinių elektronų stabilumu.
Jonizacijos energijos nustatymo metodai
Kaip jau buvo minėta, jonizacijos energijos nustatymo metodus daugiausia lemia fotoemizacijos procesai, kurie grindžiami elektronų išskiriamos energijos kiekio nustatymu taikant fotoelektrinį efektą.
Nors galima teigti, kad atominė spektroskopija yra pats skubiausias metodas mėginio jonizacijos energijai nustatyti, mes taip pat turime fotoelektroninę spektroskopiją, kurioje matuojamos energijos, su kuria elektronai yra susieti su atomais.
Šia prasme ultravioletinių fotoelektronų spektroskopija (taip pat žinoma kaip UPS akronimui anglų kalba) yra technika, kuri naudoja atomų ar molekulių sužadinimą taikant ultravioletinę spinduliuotę.
Tai daroma siekiant išanalizuoti tiriamų cheminių medžiagų išorinių elektronų energijos pokyčius ir jų formuojamų ryšių charakteristikas.
Taip pat žinomos rentgeno fotoelektronų spektroskopijos ir ekstremalios ultravioletinės spinduliuotės, kurios naudoja tą patį pirmiau aprašytą principą su skirtingais spinduliuotės tipais, kurie patenka į mėginį, greitį, kuriuo elektronai pašalinami, ir skiriamąją gebą gautas.
Pirmoji jonizacijos energija
Atomų, kurių atokiausiame lygyje yra daugiau nei vienas elektronas, ty vadinamieji polielektroniniai atomai - energijos, reikalingos pirmajam atomui, kuris yra jo pagrindinėje būsenoje, vertė yra pateikta pagal ši lygtis:
Energija + A (g) → A + (g) + e-
"A" simbolizuoja bet kurio elemento atomą ir atskirtas elektronas yra "e". Tai lemia pirmąją jonizacijos energiją, vadinamą „I 1 “.
Kaip matyti, atliekama endoterminė reakcija, nes atomas tiekiamas energijai, kad gautų elektroną, pridėtą prie šio elemento katijono.
Panašiai tuo pačiu laikotarpiu esančių elementų pirmosios jonizacijos energijos vertė didėja proporcingai jų atomo skaičiaus padidėjimui.
Tai reiškia, kad jis sumažėja nuo dešinės į kairę per tam tikrą laikotarpį ir iš viršaus į apačią toje pačioje periodinės lentelės grupėje.
Šia prasme tauriųjų dujų jonizacijos energija yra didelė, o šarminiams ir šarminiams metalams priklausantys elementai turi mažą šios energijos vertę.
Antroji jonizacijos energija
Tuo pačiu būdu, pradedant antrąjį elektroną iš to paties atomo, gaunama antroji jonizacijos energija, simbolizuojama kaip "I2".
Energija + A + (g) → A2 + (g) + e-
Ta pati schema taikoma ir kitoms jonizacijos energijoms, kai pradedami naudoti šie elektronai, žinant, kad po elektrono atskyrimo iš atomo jo pagrindinėje būsenoje, mažėjantis tarp likusių elektronų atstumas.
Kadangi nuosavybė, vadinama „branduoliniu mokesčiu“, išlieka pastovi, reikia didesnio energijos kiekio, kad būtų pradėtas dar vienas jonų rūšių elektronas, turintis teigiamą krūvį. Taigi padidėja jonizacijos energija, kaip matoma toliau:
I 1 <I 2 <I 3 <... <I n
Galiausiai, be branduolinio krūvio poveikio, jonizacijos energiją veikia elektroninė konfigūracija (elektronų skaičius valentiniame korpuse, užimtos orbitos tipas ir kt.), O elektrono efektyvus branduolinis įkrovimas turi būti atskirtas.
Dėl šio reiškinio dauguma organinės gamtos molekulių turi didelę jonizacijos energijos vertę.
