Energia jonizacji

Energia jonizacji
Energia jonizacji to energia, którą należy dostarczyć, aby oderwać elektron od danego atomu. Chodzi oczywiście o oderwanie elektronu z zewnętrznej powłoki (walencyjnego) , ponieważ im elektrony znajdują się bliżej jądra, tym trudniej jest je oderwać, ponieważ są silniej związane z jądrem atomu. Możemy sobie to wyjasnic na przykładzie- wyobraźmy sobie, że się z kimś przytulamy, jeśli poprosimy inną osobę, aby nas oddzielono to zadanie będzie bardzo trudne. Z kolei gdy trzymamy się za dłonie i jesteśmy dalej od siebie, to zadanie staje się prostsze. Tak samo jest z energią jonizacji- im elektrony są dalej od jądra atomowego, tym łatwiej je oderwać.

Warto sobie przypomnieć definicję promienia atomowego. Promień atomowy to odległość od jądra atomowego do najdalszego elektronu. Im więc takq odległość jest większa, tym słabiej elektron związany jest z jądrem, a tym samym- łatwiej jest go oderwać. Promień atomowy zależy od liczby powłok elektronowych oraz ładunku jądra, który określa ilość protonów, im protonów więcej, tym ładunek jest większy. Promień atomowy rośnie wraz ze wzrostem numeru okresu (z góry na dół) ponieważ zwiększa się ilość powłok elektronowych. Promień atomowy maleje wraz ze zwiększaniem się numeru grupy, ponieważ jądra mają coraz większy ładunek i coraz silniej przyciągają elektrony.

Rozważyliśmy obojętne atomy, a co z jonami- otóż promień kationów, czyli jonów naładowanych dodatnio, od których oderwano jeden elektron jest mniejszy niż promień atomów obojętnych. Przykładowo, promień atomu wapnia ma długość 197 pm (pikometrów), a promień atomowy kationu wapnia Ca2+ ma długość 112 pm. Jeśli chodzi o aniony, to promień anionów, czyli jonów ujemnie naładowanych, do których dodano jeden elektron, jest większy niż promień atomów obojętnych. Przykładowo promień atomu chloru ma długość 99 pm, a anionu chlorkowego Cl– wynosi 181 pm.

Skoro wiemy już jak zmienia się promień atomowy, bez problemu ustalimy jak zmienia się energia jonizacji. Bowiem im większy promień atomowy, tym mniejsza energia jonizacji. Energia jonizacji maleje zatem z góry na dół, a rośnie od lewej do prawej. Największą energię jonizacji mają nieaktywne chemicznie gazy szlachetne, a w szczególności hel. Potrzeba cztery razy większej energii do oderwania elektronu od helu niż od litu. Na dzień dzisiejszy nie dysponujemy możliwościami, aby stworzyć kation helowy He+. Najniższą energię jonizacji mają litowce, które bardzo łatwo tworzą jony.

Omówiliśmy energię jonizacji atomów obojętnych, ale co z kationami. Opisana przez nas energia jonizacji często nazywania jest pierwszą energią jonizacji, ponieważ odrywamy jeden elektron. Jeśli chcielibyśmy oderwać od kationu, to potrzeba dużo więcej energii. W zależności, który elektron odrywamy, mówimy o danej energii jonizacji, np. piąta energia jonizacji- odrywamy piąty elektron. Do odrywania kolejnych elektronów potrzeba coraz to większej energii, ponieważ elektrony są silnie związane z jądrem atomowym- powłok elektronowych jest mniej.
Energii jonizacji nie należy mylić z powinowactwem elektronowym. W energii jonizacji chodzi o odrywanie elektronów, a w powinowactwie o energię wydzielaną w procesie przyłączania elektronu.
Ćwiczenie 1. Porównaj energie jonizacji wstawiając znak < lub >.
Na K
N F
Ca S
Mg Mg2+

Odpowiedzi: >, <, <, <