Ionisierungsenergie der Elemente

Das Ionisationsenergie, oder Ionisationspotential ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron vollständig aus einem gasförmigen Atom oder Ion zu entfernen. Je näher und enger ein Elektron an den Kern gebunden ist, desto schwieriger wird es zu entfernen sein und desto höher wird seine Ionisierungsenergie sein.

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 diejenige, die zum Entfernen nachfolgender Elektronen erforderlich ist. Es gibt Ausnahmen.
• Die Ionisierungsenergie zeigt einen Trend im Periodensystem. Die Ionisierungsenergie erhöht sich im Allgemeinen von links nach rechts über einen Zeitraum oder eine Reihe und verringert sich von oben nach unten in einer Elementgruppe oder -spalte.

Einheiten für Ionisationsenergie

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

Erste vs nachfolgende Ionisierungsenergien

Die erste Ionisierungsenergie ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron vom Stammatom zu entfernen. Die zweite Ionisierungsenergie ist die Energie, die erforderlich ist, um ein zweites Valenzelektron von 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 liegt in ihrer Elektronenkonfiguration. 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 werden, um Sauerstoff und Stickstoff zu ionisieren, stammen aus dem 2p-Orbital, aber ein Stickstoffatom hat drei Elektronen im 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). Ionisierungsenergie nimmt ab, wenn man sich eine Gruppe hinunterbewegt (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 Ionisationsenergiewert in einer Periode ist der seines Edelgases.

Begriffe im Zusammenhang mit Ionisierungsenergie

Der Ausdruck "Ionisierungsenergie" wird verwendet, wenn Atome oder Moleküle in der Gasphase diskutiert werden. Für andere Systeme gibt es analoge Begriffe.

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

Elektronenbindungsenergie - Die Elektronenbindungsenergie ist eine allgemeinere Bezeichnung 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 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 Genauigkeit gemessen werden können, sind Elektronenaffinitäten nicht so einfach zu messen. Die Tendenz, ein Elektron zu gewinnen, nimmt im Periodensystem von links nach rechts zu und in einer Elementgruppe von oben nach unten ab.

Der Grund, warum die Elektronenaffinität in der Regel kleiner wird, liegt darin, dass jede neue Periode ein neues Elektronenorbital hinzufügt. Das Valenzelektron verbringt mehr Zeit 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 erschwert das Hinzufügen eines Elektrons.

Elektronenaffinitäten sind kleinere Werte als Ionisierungsenergien. Dies relativiert den Trend der Elektronenaffinität über einen Zeitraum hinweg. Anstatt Energie freizusetzen, 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.