Ionisatie-energie is een belangrijk concept in zowel scheikunde als natuurkunde, maar het is een uitdaging om het te begrijpen. De betekenis raakt aan sommige details van de structuur van atomen en in het bijzonder hoe sterk elektronen in verschillende elementen aan de centrale kern zijn gebonden. Kortom, ionisatie-energie meet hoeveel energie er nodig is om een ​​elektron uit het atoom te verwijderen en het in een ion te veranderen, wat een atoom is met een netto lading.

TL; DR (te lang; niet Lees)

Ionisatie-energie meet de hoeveelheid energie die nodig is om een ​​elektron uit zijn baan rondom een ​​atoom te verwijderen. De energie die nodig is om het zwakst gebonden elektron te verwijderen, is de eerste ionisatie-energie. De energie die nodig is om het volgende meest zwak gebonden elektron te verwijderen, is de tweede ionisatie-energie enzovoort.

Over het algemeen neemt de ionisatie-energie toe als je over het periodiek systeem beweegt van links naar rechts of van beneden naar boven. Specifieke energieën kunnen echter verschillen, dus je moet de ionisatie-energie opzoeken voor elk specifiek element.

Wat is ionisatie-energie?

Elektronen bezetten specifieke "orbitalen" rond de centrale kern in elk atoom . Je kunt deze als banen beschouwen op een manier die lijkt op hoe planeten rond de zon draaien. In een atoom worden de negatief geladen elektronen aangetrokken door de positief geladen protonen. Deze aantrekkingskracht houdt het atoom bij elkaar.

Er moet iets gebeuren om de aantrekkingsenergie te overwinnen om een ​​elektron uit zijn orbitaal te verwijderen. De ionisatie-energie is de term voor de hoeveelheid energie die nodig is om het elektron volledig uit het atoom te verwijderen en zijn aantrekkelijkheid voor de protonen in de kern. Technisch gezien zijn er veel verschillende ionisatie-energieën voor elementen die zwaarder zijn dan waterstof. De energie die nodig is om het zwakst aangetrokken elektron te verwijderen, is de eerste ionisatie-energie. De energie die nodig is om het volgende meest zwak aangetrokken elektron te verwijderen, is de tweede ionisatie-energie enzovoorts.
ionisatie-energieën worden gemeten in kJ /mol (kilojoules per mol) of eV (elektron-volt), met de voormalige voorkeur in de chemie, en de laatste heeft de voorkeur als het gaat om losse atomen in de natuurkunde.

Factoren die invloed hebben op ionisatie Energie

De ionisatie-energie is afhankelijk van een aantal verschillende factoren. Over het algemeen neemt de ionisatie-energie toe als er meer protonen in de kern zijn. Dit is logisch omdat met meer protonen die de elektronen aantrekken, de energie die nodig is om de attractie te overwinnen groter wordt. De andere factor is of de schaal met de buitenste elektronen volledig bezet is met elektronen. Een volledige schaal - bijvoorbeeld de schaal die beide elektronen bevat in helium - is moeilijker om elektronen te verwijderen dan een gedeeltelijk gevulde schaal omdat de lay-out stabieler is. Als er een volledige schaal is met één elektron in een buitenschil, "schermen" de elektronen in de volledige schaal het elektron in de buitenschil af van een deel van de aantrekkende kracht van de kern, en dus neemt het elektron in de buitenschaal minder energie in beslag te verwijderen.

Ionisatie-energie en periodiek systeem

Het periodiek systeem rangschikt de elementen door het atoomnummer te verhogen, en de structuur ervan heeft een nauwe band met de schillen en orbitalen die elektronen innemen. Dit biedt een eenvoudige manier om te voorspellen welke elementen hogere ionisatie-energieën hebben dan andere elementen. Over het algemeen neemt de ionisatie-energie toe als je van links naar rechts over het periodiek systeem beweegt omdat het aantal protonen in de kern toeneemt. Ionisatie-energie neemt ook toe wanneer je van de onderste naar de bovenste rij van de tafel beweegt, omdat de elementen op de onderste rijen meer elektronen hebben die de buitenste elektronen beschermen tegen de centrale lading in de kern. Er zijn echter enkele afwijkingen van deze regel, dus de beste manier om de ionisatie-energie van een atoom te vinden, is het opzoeken in een tabel.

De eindproducten van ionisatie: Ionen

Een ion is een atoom dat een nettolading heeft omdat de balans tussen het aantal protonen en elektronen is verbroken. Wanneer een element geïoniseerd is, neemt het aantal elektronen af, dus het blijft achter met een overmaat aan protonen en een netto positieve lading. Positief geladen ionen worden kationen genoemd. Tafelzout (natriumchloride) is een ionische verbinding die de kationversie van het natriumatoom omvat, waarvan een elektron is verwijderd door een proces dat de ionisatie-energie verleent. Hoewel ze niet door hetzelfde type ionisatie worden gemaakt omdat ze een extra elektron krijgen, worden negatief geladen ionen anionen genoemd.