Chemia/Energia jonizacji
Energia jonizacji i powinowactwo elektronowe[edytuj]
Jonizacja jest to przejście atomu w jon (atom, który ma więcej, lub mniej elektronów niż atom niezjonizowany, czyli posiada ładunek) na skutek utraty lub zysku elektronu.
Jony dodatnie to kationy, a ujemne to aniony.
- Elektrododatniość jest to zdolność atomu do oddawania elektronu i tworzenia jonów dodatnich. Elektrododatniość jest cechą metali.
Wraz ze wzrostem masy atomowej:
 |
W grupie elektrododatniość rośnie (to znaczy pierwiastek leżący niżej w układzie okresowym jest bardziej elektrododatni). Wynika to ze wzoru (gdzie F to siła, q – ładunek, a r odległość elektronu od jądra atomowego), gdyż im elektron jest dalej od jądra, tym mniejsze jest przyciąganie elektrostatyczne i łatwiej jest go wybić. |
|
W okresie elektrododatniość maleje (to znaczy pierwiastek leżący bardziej po lewej stronie w układzie okresowym jest bardziej elektrododatni). Jest tak, ponieważ im większe jest jądro, tym większy jest jego ładunek i silniejsze przyciąganie elektronów, przez co jest je trudniej wybić (i łatwiej przyłączyć nowe), aby otrzymać konfigurację elektronową najbliższego helowca (zgodnie z regułą oktetu). |
Wynika stąd, że najbardziej elektrododatni jest frans, a najmniej fluor.
- Elektroujemność jest to zdolność atomu do pobierania elektronu i tworzenia jonów ujemnych. Elektroujemność jest cechą niemetali.
Ponieważ elektroujemność jest przeciwieństwem elektrododatniości, to: Wraz ze wzrostem masy atomowej w grupie elektroujemność maleje, a w okresie elektroujemność rośnie.
Wynika stąd, że najbardziej elektroujemny jest Fluor, a najmniej Frans.
Energia jonizacji Ej jest to energia potrzebna do oderwania elektronu od atomu.
Atom + Energia jonizacji -> kation + elektron (ē)
Pierwsza energia jonizacji E1j jest to energia potrzebna do oderwania od atomu pierwszego elektronu walencyjnego (gdy atom ma jeden elektron walencyjny mówimy po prostu o energii jonizacji). Druga energia jonizacji E2j jest to energia potrzebna do oderwania od atomu drugiego elektronu walencyjnego. Analogicznie trzecia, czwarta... energia jonizacji En [ gdzie n Є N+ ]
Przykładowo Ej sodu wynosi 496 kJ/mol to wtedy dla jednego mola zachodzi równanie: Na + 496kJ -> Na+ + ē
Ale dla magnezu: Mg + E1j -> Mg+ + ē1
Mg+ + E2j -> Mg2+ + ē2
Wraz ze wzrostem masy atomowej:
- w grupie energia jonizacji maleje (bo coraz łatwiej oderwać elektron zgodnie ze wspomnianym wcześniej wzorem F=q2/r2, ponieważ jest coraz dalej od jądra);
- w okresie energia jonizacji rośnie (bo jest coraz większy ładunek jądra);
Ale istnieją od tego odstępstwa. Na przykład w trzecim okresie kolejne pierwiastki mają energie jonizacji:
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 496 | 738 | 578 | 786 | 1012 | 1000 | 1251 | 1521 |
Fosfor ma większą
energię jonizacji niż siarka.
Magnez ma większą energię jonizacji (pierwszą) niż glin. Wynika to z konfiguracji elektronowych tych pierwiastków.
12Mg [Ne] 3s2
12Al [Ne] 3s23p1
Elektron niesparowany (glin) łatwiej oderwać niż elektron sparowany (magnez).
Największą energię jonizacji mają gazy szlachetne np. He (2373), Ne (2080), Ar (1521)...
Wnioski wynikające z wykresu:
- największą energię jonizacji posiadają helowce (patrz wyżej)
- najmniejszą energię jonizacji posiadają litowce
Powinowactwo elektronowe jest to energia, która się wydziela w procesie przyjmowania elektronów przez atom.
Atom + elektron (ē) -> anion + powinowactwo elektronowe