Ionizační energie atomu

Ionizační energie je hlavní charakteristikou atomu. Určuje povahu a sílu chemických vazeb, které mohou tvořit atom. Redukční vlastnosti látky (jednoduché) také závisí na této charakteristice.

Termín "ionizační energie" někdy nahrazujetermín "první ionizační potenciál" (I1), což znamená nejmenší energii, která je potřebná k tomu, aby se elektron pohyboval od volného atomu, když je ve stavu energie, který se nazývá nižší.

Zejména se pro atom vodíku nazýváenergie potřebná k oddělení elektronu od protonu. Pro atomy s několika elektrony existuje koncept druhého, třetího, atd. ionizačních potenciálů.

Ionizační energie atomu vodíku je součet, jehož jedinou složkou je energie elektronu a druhá potenciální energie systému.

V chemii je energie atomu vodíku označena symbolem "Ea" a součet potenciální energie systému a energie elektronu lze vyjádřit vzorcem: Ea = E + T = -Z.e / 2.R.

Z tohoto výrazu lze vidět stabilitusystém je přímo spojen s nábojem jádra a vzdáleností mezi ním a elektronem. Čím je tato vzdálenost menší, tím silnější je náboj jádra, tím více je přitahován, tím stabilnějším a stabilnějším systémem, tím více energie musí být vynaloženo na to, aby přerušilo toto spojení.

Samozřejmě, pokud jde o množství energie vynaložené na přerušení spojení, lze porovnat stabilitu systémů: čím více energie, tím stabilnější je systém.

Ionizační energie atomu je (síla, kteránezbytný pro destrukci vazeb v atomu vodíku) byl vypočítán experimentálně. Dnes je jeho hodnota přesně známá: 13,6 eV (elektronové volty). Později vědci také s pomocí experimentů dokázali vypočítat energii potřebnou k zničení vazby atomů a elektronů v systémech sestávajících z jediného elektronu a jádra s nábojem dvakrát větší než atom vodíku. Bylo zjištěno, že v tomto případě je vyžadováno 54,4 eV.

Známé zákony elektrostatiky to říkajíionizační energie potřebná k přerušení spojení mezi protilehlými náboji (Z a e) za předpokladu, že jsou umístěna ve vzdálenosti R, je fixována (určena) pomocí následující rovnice: T = Z.e / R

Taková energie je úměrná velikosti poplatků a,je tedy nepřímo spojeno s vzdáleností. To je naprosto přirozené: čím silnější jsou náboje, tím silnější jsou síly, které je spojují, tím silnější je snaha rozdělit vazbu mezi nimi. Totéž platí pro vzdálenost: čím menší je, tím silnější je ionizační energie, tím více vidlic musí být použito pro přerušení spojení.

Toto zdůvodnění vysvětluje, proč je systém atomů se silným jaderným nábojem stabilnější a potřebuje více energie k oddělení elektronu.

Najednou existuje otázka: "Pokud je jaderný náboj jen dvakrát tak silný, proč ionizační energie potřebná pro oddělení elektronů není zvýšena o dva, ale o faktor čtyři?" Proč se rovná dvojnásobnému náboji na čtverci (54,4 / 13,6 = 4)? ".

Tento rozpor se vysvětluje zcela jednoduše. Pokud jsou náboje Z a e v systému relativně ve vzájemném stavu nehybnosti, pak je energie (T) úměrná náboji Z a poměrně se zvyšuje.

Ale v systému, kde elektron s nábojem e dělá otáčky jádra s nábojem Z, a Z zesílí, poloměr rotace R klesá proporcionálně: elektron je přitahován k jádru s větší silou.

Závěr je zřejmý. Ionizační energii působí náboj jádra, vzdálenost (v poloměru) od jádra k nejvyššímu bodu hustoty náboje vnějších elektronů; odpuzující síla mezi vnějšími elektrony a míra pronikající síly elektronu.