ЭНЕРГИЯ ИОНИЗАЦИИ: ПОТЕНЦИАЛ, МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2026

Энергия ионизации относится к минимальному количеству энергии, обычно выраженному в килоджоулей на моль (кДж / моль), которое требуется для высвобождения электрона, находящегося в атоме в газовой фазе, который находится в своем состоянии. фундаментальна.

Газообразное состояние относится к состоянию, в котором он свободен от влияния, которое другие атомы могут оказывать на себя, а также от любого межмолекулярного взаимодействия. Величина энергии ионизации - это параметр, описывающий силу, с которой электрон связывается с атомом, частью которого он является.

Первая энергия ионизации

Другими словами, чем больше требуется энергии ионизации, тем труднее будет отделить рассматриваемый электрон.

Потенциал ионизации

Потенциал ионизации атома или молекулы определяется как минимальное количество энергии, которое должно быть приложено, чтобы вызвать отрыв электрона от внешней оболочки атома в его основном состоянии и с нейтральным зарядом; то есть энергия ионизации.

Следует отметить, что, говоря о потенциале ионизации, используется термин, вышедший из употребления. Это связано с тем, что ранее определение этого свойства основывалось на применении электростатического потенциала к исследуемому образцу.

При использовании этого электростатического потенциала произошли две вещи: ионизация химических веществ и ускорение процесса выделения электрона, который нужно было удалить.

Поэтому, когда начали использовать спектроскопические методы для его определения, термин «потенциал ионизации» был заменен на «энергию ионизации».

Точно так же известно, что химические свойства атомов определяются конфигурацией электронов, находящихся на внешнем энергетическом уровне в этих атомах. Таким образом, энергия ионизации этих частиц напрямую связана со стабильностью их валентных электронов.

Методы определения энергии ионизации

Как упоминалось ранее, методы определения энергии ионизации в основном определяются процессами фотоэмиссии, которые основаны на определении энергии, испускаемой электронами в результате применения фотоэлектрического эффекта.

Хотя можно было бы сказать, что атомная спектроскопия является наиболее непосредственным методом определения энергии ионизации образца, существует также фотоэлектронная спектроскопия, в которой измеряются энергии, с которыми электроны связаны с атомами.

В этом смысле ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия, также известная как UPS по аббревиатуре на английском языке, представляет собой метод, который использует возбуждение атомов или молекул с помощью ультрафиолетового излучения.

Это делается для того, чтобы проанализировать энергетические переходы самых удаленных электронов в исследуемых химических соединениях и характеристики связей, которые они образуют.

Также известны рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и экстремальное ультрафиолетовое излучение, в которых используется тот же принцип, который был описан ранее, но с различиями в типе излучения, которое падает на образец, скорости, с которой электроны удаляются, и разрешающей способности. получен.

Первая энергия ионизации

В случае атомов, которые имеют более одного электрона на своем внешнем уровне, то есть так называемых полиэлектронных атомов, значение энергии, необходимой для удаления первого электрона из атома, находящегося в основном состоянии, определяется выражением следующее уравнение:

Энергия + A (g) → A ⁺ (g) + e ^-

«A» символизирует атом любого элемента, а отделившийся электрон представлен как «e ^- ». Таким образом получается первая энергия ионизации, называемая «I ₁ ».

Как можно видеть, происходит эндотермическая реакция, так как к атому подводится энергия для получения электрона, добавленного к катиону этого элемента.

Точно так же значение первой энергии ионизации элементов, присутствующих в тот же период, увеличивается пропорционально увеличению их атомного номера.

Это означает, что она уменьшается справа налево в периоде и сверху вниз в той же группе периодической таблицы.

В этом смысле благородные газы имеют высокие значения энергии ионизации, в то время как элементы, принадлежащие к щелочным и щелочноземельным металлам, имеют низкие значения этой энергии.

Вторая энергия ионизации

Таким же образом, удаляя второй электрон из того же атома, получается вторая энергия ионизации, обозначенная как «I ₂ ».

Энергия + A ⁺ (г) → A ²⁺ (г) + e ^-

Та же самая схема применяется для других энергий ионизации при запуске следующих электронов, зная, что после отрыва электрона от атома в его основном состоянии эффект отталкивания, существующий между оставшимися электронами, уменьшается.

Поскольку свойство, называемое «ядерным зарядом», остается постоянным, требуется большее количество энергии, чтобы оторвать другой электрон ионной разновидности, имеющей положительный заряд. Таким образом, энергия ионизации увеличивается, как показано ниже:

I ₁ <I ₂ <I ₃ <… <I _n

Наконец, помимо эффекта заряда ядра, на энергии ионизации влияют электронная конфигурация (количество электронов в валентной оболочке, тип занимаемой орбитали и т. Д.) И эффективный ядерный заряд электрона, который должен высвободиться.

Из-за этого явления большинство молекул органической природы имеют высокие значения энергии ионизации.

Ссылки

1. Чанг, Р. (2007). Химия, Девятое издание. Мексика: Макгроу-Хилл.
2. Wikipedia. (SF). Энергия ионизации. Получено с en.wikipedia.org
3. Гиперфизика. (SF). Энергии ионизации. Получено с сайта hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. Филд, Ф. Х., и Франклин, Дж. Л. (2013). Явления электронного удара: и свойства газовых ионов. Восстановлено с books.google.co.ve
5. Кэри, Ф.А. (2012). Продвинутая органическая химия: Часть A: Структура и механизмы. Получено с books.google.co.ve