Joniseringsenergien til et atom

Joniseringsenergien er atomets hovedkarakteristikk. Det bestemmer naturen og styrken til de kjemiske bindingene som kan danne et atom. De reduserende egenskapene til et stoff (enkel) er også avhengig av denne egenskapen.

Uttrykket "ioniseringsenergi" erstatter noen gangerbegrepet "første ioniseringspotensial» (I1), noe som tyder på at meget lite energi, som er nødvendig for å sikre at elektronet er fjernet fra den frie atom, når det er i en slik tilstand av energi, som kalles lavere.

Spesielt for et hydrogenatom kalles detteenergien som kreves for å løsne et elektron fra en proton. For atomer med flere elektroner er det begrepet andre, tredje, etc. ioniseringspotensialer.

Joniseringsenergien til et hydrogenatom er en sum, hvorav en komponent er energien til et elektron, og den andre er den potensielle energien til systemet.

I kjemi er energien til hydrogenatomet betegnet med symbolet "Ea", og summen av systemets potensielle energi og energien til elektronen kan uttrykkes med formelen: Ea = E + T = -Z.e / 2.R.

Det kan ses fra dette uttrykket at stabilitetenSystemet er direkte relatert til ladningen av kjernen og avstanden mellom den og elektronen. Jo mindre denne avstanden er, jo sterkere ladningen av kjernen, jo mer tiltrukket de er, jo mer stabil og stabil systemet, desto mer energi må brukes til å bryte denne forbindelsen.

Åpenbart, når det gjelder mengden energi som brukes til å bryte forbindelsen, kan man sammenligne stabiliteten til systemene: jo mer energi, jo mer stabil er systemet.

Joniseringsenergien til et atom er (en kraft somnødvendig for ødeleggelse av bindinger i et hydrogenatom) ble beregnet eksperimentelt. I dag er dens verdi kjent nøyaktig: 13,6 eV (elektronvolt). Senere forskere, også ved hjelp av en serie forsøk var i stand til å beregne den energi som kreves for å frakturere grunn atom - elektronsystemer bestående av et enkelt elektron og en kjerne av ladning, to ganger ladningen av hydrogenatomet. Det ble opprettet eksperimentelt at i dette tilfellet er 54,4 eV påkrevd.

Kjente elektrostatikklover sier detioniseringsenergien som er nødvendig for å bryte forbindelsen mellom de motstående ladningene (Z og e), forutsatt at de befinner seg i en avstand R, er fast (bestemt) av følgende ligning: T = Z.e / R.

En slik energi er proporsjonal med størrelsen på ladningene og,Følgelig er omvendt relatert til avstanden. Dette er ganske naturlig: jo sterkere kostnader, jo sterkere krefter forbinder dem, desto kraftigere krever det å bryte ned båndet mellom dem. Det samme gjelder avstanden: Jo mindre det er, jo sterkere ioniseringsenergien, jo flere gafler må brukes for å bryte forbindelsen.

Denne begrunnelsen forklarer hvorfor atomen med en sterk atomladning er mer stabil og trenger mer energi for å løsne elektronen.

På en gang er det et spørsmål: "Hvis ansvaret for kjernen er bare dobbelt så sterk, hvorfor ionisering energien som kreves for å fjerne et elektron, ikke økes på to og fire ganger? Hvorfor det er lik det dobbelte av kostnad, å ta plassen (54,4 / 13,6 = 4)?".

Denne motsetningen forklares ganske enkelt. Hvis kostnadene Z og e i systemet er relativt i en gjensidig tilstand, er energien (T) proporsjonal med ladningen Z, og de øker proporsjonalt.

Men i et system hvor elektronen med ladning e gjør kjerneomdreiningene med ladning Z, og Z forsterker, reduseres rotasjonsradien R proporsjonalt: elektronen tiltrekkes til kjernen med større kraft.

Konklusjonen er åpenbar. Joniseringsenergien blir påvirket av ladningen av kjernen, avstanden (i radius) fra kjernen til det høyeste punktet av ladetettheten til det eksterne elektronen; den repulsive kraften mellom de ytre elektroner og målet for elektronens penetrerende kraft.