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Ionisierungsenergie der Elemente

Die Ionisierungsenergie oder das Ionisierungspotential ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron vollständig von einem gasförmigen Atom oder Ion zu entfernen . Je näher und fester ein Elektron an den Kern gebunden ist , desto schwieriger wird es zu entfernen und desto höher ist seine Ionisierungsenergie.

Wichtige Erkenntnisse: Ionisierungsenergie

  • Die Ionisierungsenergie ist die Energiemenge, die benötigt wird, um ein Elektron vollständig aus einem gasförmigen Atom zu entfernen.
  • Im Allgemeinen ist die erste Ionisierungsenergie niedriger als die, die zum Entfernen nachfolgender Elektronen erforderlich ist. Es gibt Ausnahmen.
  • Die Ionisierungsenergie zeigt einen Trend im Periodensystem. Die Ionisierungsenergie erhöht im Allgemeinen die Bewegung von links nach rechts über einen Zeitraum oder eine Reihe und verringert die Bewegung von oben nach unten nach unten in einer Elementgruppe oder -spalte.

 

Einheiten für Ionisierungsenergie

Die Ionisierungsenergie wird in Elektronenvolt (eV) gemessen. Manchmal wird die molare Ionisierungsenergie in J / mol ausgedrückt.

 

Erste gegen nachfolgende Ionisierungsenergien

Die erste Ionisierungsenergie ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron aus dem Elternatom zu entfernen. Die zweite Ionisierungsenergie ist die Energie, die erforderlich ist, um ein zweites Valenzelektron aus dem einwertigen Ion zu entfernen, um das zweiwertige Ion zu bilden, und so weiter. Aufeinanderfolgende Ionisierungsenergien nehmen zu. Die zweite Ionisierungsenergie ist (fast) immer größer als die erste Ionisierungsenergie.

Es gibt einige Ausnahmen. Die erste Ionisierungsenergie von Bor ist kleiner als die von Beryllium. Die erste Ionisierungsenergie von Sauerstoff ist größer als die von Stickstoff. Der Grund für die Ausnahmen hängt mit ihren Elektronenkonfigurationen zusammen. In Beryllium stammt das erste Elektron aus einem 2s-Orbital, das zwei Elektronen aufnehmen kann, wie es mit einem stabil ist. In Bor wird das erste Elektron aus einem 2p-Orbital entfernt, das stabil ist, wenn es drei oder sechs Elektronen enthält.

Beide Elektronen, die entfernt wurden, um Sauerstoff und Stickstoff zu ionisieren, stammen aus dem 2p-Orbital, aber ein Stickstoffatom hat drei Elektronen in seinem p-Orbital (stabil), während ein Sauerstoffatom 4 Elektronen im 2p-Orbital hat (weniger stabil).

 

Ionisierungsenergietrends im Periodensystem

Die Ionisierungsenergien nehmen über einen Zeitraum von links nach rechts zu (abnehmender Atomradius). Die Ionisierungsenergie nimmt ab, wenn sie sich in einer Gruppe nach unten bewegt (zunehmender Atomradius).

Elemente der Gruppe I haben niedrige Ionisierungsenergien, da der Verlust eines Elektrons ein stabiles Oktett bildet. Es wird schwieriger, ein Elektron zu entfernen, wenn der Atomradius abnimmt, da sich die Elektronen im Allgemeinen näher am Kern befinden, der auch positiver geladen ist. Der höchste Ionisierungsenergiewert in einem Zeitraum ist der seines Edelgases.

 

Begriffe im Zusammenhang mit Ionisierungsenergie

Der Ausdruck „Ionisierungsenergie“ wird verwendet, wenn Atome oder Moleküle in der Gasphase diskutiert werden. Es gibt analoge Begriffe für andere Systeme.

Austrittsarbeit – Die Austrittsarbeit ist die minimale Energie, die benötigt wird, um ein Elektron von der Oberfläche eines Festkörpers zu entfernen.

Elektronenbindungsenergie – Die Elektronenbindungsenergie ist ein allgemeinerer Begriff für die Ionisierungsenergie einer chemischen Spezies. Es wird oft verwendet, um Energiewerte zu vergleichen, die zum Entfernen von Elektronen aus neutralen Atomen, Atomionen und mehratomigen Ionen benötigt werden .

 

Ionisierungsenergie versus Elektronenaffinität

Ein weiterer Trend im Periodensystem ist die Elektronenaffinität. Die Elektronenaffinität ist ein Maß für die Energie, die freigesetzt wird, wenn ein neutrales Atom in der Gasphase ein Elektron gewinnt und ein negativ geladenes Ion ( Anion. bildet. Während Ionisierungsenergien mit großer Präzision gemessen werden können, sind Elektronenaffinitäten nicht so einfach zu messen. Der Trend, ein Elektron zu gewinnen, nimmt über einen Zeitraum im Periodensystem von links nach rechts zu und nimmt von oben nach unten in einer Elementgruppe ab.

Die Gründe, warum die Elektronenaffinität in der Regel kleiner wird, liegen darin, dass jede neue Periode ein neues Elektronenorbital hinzufügt. Das Valenzelektron verbringt mehr Zeit weiter vom Kern entfernt. Wenn Sie sich im Periodensystem bewegen, hat ein Atom mehr Elektronen. Die Abstoßung zwischen den Elektronen erleichtert das Entfernen eines Elektrons oder das Hinzufügen eines Elektrons.

Elektronenaffinitäten sind kleinere Werte als Ionisierungsenergien. Dies relativiert den Trend der Elektronenaffinität, der sich über einen Zeitraum bewegt. Anstelle einer Nettofreisetzung von Energie, wenn ein Elektron gewonnen wird, benötigt ein stabiles Atom wie Helium tatsächlich Energie, um die Ionisierung zu erzwingen. Ein Halogen nimmt wie Fluor leicht ein anderes Elektron auf.

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