Definition und Trend der Ionisierungsenergie

Die Ionisierungsenergie ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron aus einem gasförmigen Atom oder Ion zu entfernen. Die erste oder anfängliche Ionisierungsenergie oder E_ich eines Atoms oder Moleküls ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Mol Elektronen von einem Mol isolierter gasförmiger Atome oder Ionen zu entfernen.

Sie können sich Ionisierungsenergie als Maß für die Schwierigkeit der Entfernung von Elektronen oder die Stärke vorstellen, an die ein Elektron gebunden ist. Je höher die Ionisierungsenergie ist, desto schwieriger ist es, ein Elektron zu entfernen. Daher ist die Ionisierungsenergie ein Indikator für die Reaktivität. Ionisierungsenergie ist wichtig, da sie zur Vorhersage der Stärke chemischer Bindungen verwendet werden kann.

Auch bekannt als: Ionisationspotential, IE, IP, ΔH °

Einheiten: Die Ionisierungsenergie wird in Einheiten von Kilojoule pro Mol (kJ / mol) oder Elektronenvolt (eV) angegeben..

Ionisierungsenergietrend im Periodensystem

Die Ionisierung folgt zusammen mit dem Atom- und Ionenradius, der Elektronegativität, der Elektronenaffinität und der Metallizität einem Trend im Periodensystem der Elemente.

• Die Ionisierungsenergie steigt im Allgemeinen von links nach rechts über eine Elementperiode (Reihe). Dies liegt daran, dass der Atomradius in der Regel über eine Periode abnimmt, sodass eine größere effektive Anziehungskraft zwischen den negativ geladenen Elektronen und dem positiv geladenen Kern besteht. Die Ionisierung ist für das Alkalimetall auf der linken Seite der Tabelle am niedrigsten und für das Edelgas auf der rechten Seite einer Periode am höchsten. Das Edelgas hat eine gefüllte Valenzhülle, so dass es der Entfernung von Elektronen widersteht.
• Die Ionisation nimmt ab, wenn eine Elementgruppe (Spalte) von oben nach unten bewegt wird. Dies liegt daran, dass die Hauptquantenzahl des äußersten Elektrons ansteigt und sich eine Gruppe hinunterbewegt. Es gibt mehr Protonen in Atomen, die sich entlang einer Gruppe bewegen (größere positive Ladung), aber der Effekt besteht darin, die Elektronenschalen einzuziehen, sie kleiner zu machen und äußere Elektronen von der Anziehungskraft des Kerns abzuschirmen. Es werden mehr Elektronenschalen hinzugefügt, die sich entlang einer Gruppe bewegen, so dass sich das äußerste Elektron zunehmend vom Kern entfernt.

Erste, zweite und nachfolgende Ionisierungsenergien

Die Energie, die benötigt wird, um das äußerste Valenzelektron von einem neutralen Atom zu entfernen, ist die erste Ionisierungsenergie. Die zweite Ionisierungsenergie ist diejenige, die zum Entfernen des nächsten Elektrons usw. erforderlich ist. Die zweite Ionisierungsenergie ist immer höher als die erste Ionisierungsenergie. Nehmen wir zum Beispiel ein Alkalimetallatom. Das Entfernen des ersten Elektrons ist relativ einfach, da sein Verlust dem Atom eine stabile Elektronenhülle verleiht. Das Entfernen des zweiten Elektrons beinhaltet eine neue Elektronenhülle, die näher und enger an den Atomkern gebunden ist.

Die erste Ionisierungsenergie von Wasserstoff kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:

H (G) → H⁺(G) + e^-

ΔH° = -1312,0 kJ / mol

Ausnahmen zum Ionisationsenergietrend

Wenn Sie sich ein Diagramm der ersten Ionisierungsenergien ansehen, sind zwei Ausnahmen vom Trend leicht erkennbar. Die erste Ionisierungsenergie von Bor ist geringer als die von Beryllium und die erste Ionisierungsenergie von Sauerstoff ist geringer als die von Stickstoff.

Der Grund für die Diskrepanz ist auf die Elektronenkonfiguration dieser Elemente und die Hundsche Regel zurückzuführen. Für Beryllium stammt das erste Ionisationspotentialelektron aus dem 2s Orbital, obwohl die Ionisierung von Bor eine 2 beinhaltetp Elektron. Sowohl für Stickstoff als auch für Sauerstoff stammt das Elektron aus dem 2p Orbital, aber der Spin ist für alle 2 gleichp Stickstoffelektronen, während sich in einem der 2 gepaarten Elektronen ein Satz befindetp Sauerstofforbitale.

Wichtige Punkte

• Die Ionisierungsenergie ist die minimale Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron aus einem Atom oder Ion in der Gasphase zu entfernen.
• Die gebräuchlichsten Einheiten der Ionisierungsenergie sind Kilojoule pro Mol (kJ / M) oder Elektronenvolt (eV)..
• Die Ionisierungsenergie zeigt Periodizität im Periodensystem.
• Der allgemeine Trend geht dahin, dass die Ionisierungsenergie über eine Elementperiode von links nach rechts zunimmt. Wenn man sich über eine Periode von links nach rechts bewegt, nimmt der Atomradius ab, so dass Elektronen mehr vom (näheren) Kern angezogen werden.
• Der allgemeine Trend geht dahin, dass die Ionisierungsenergie abnimmt, wenn eine Periodensystemgruppe von oben nach unten verschoben wird. Wenn Sie eine Gruppe nach unten verschieben, wird eine Valenzhülle hinzugefügt. Die äußersten Elektronen sind weiter vom positiv geladenen Kern entfernt, so dass sie leichter zu entfernen sind.

Verweise

• F. Albert Cotton und Geoffrey Wilkinson, Fortgeschrittene Anorganische Chemie (5. Aufl., John Wiley 1988), S.1381.
• Lang, Peter F .; Smith, Barry C. "Ionisierungsenergien von Atomen und Atomionen". JChemische Ausbildung. 80 (8).