Ionisatie-energie is een belangrijk concept in zowel chemie als natuurkunde, maar het is een uitdaging om het te begrijpen. De betekenis raakt aan enkele details van de structuur van atomen en in het bijzonder hoe sterk elektronen zijn gebonden aan de centrale kern in verschillende elementen. Kort gezegd, ionisatie-energie meet hoeveel energie nodig is om een elektron uit het atoom te verwijderen en er een ion van te maken, 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 rond 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 zwakst gebonden elektron te verwijderen, is de tweede ionisatie-energie enzovoort.

Over het algemeen neemt de ionisatie-energie toe naarmate u zich van links naar rechts of van onder naar boven over het periodiek systeem beweegt. Specifieke energieën kunnen echter verschillen, dus u moet de ionisatie-energie opzoeken voor een specifiek element.
Wat is ionisatie-energie?

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

Iets moet de aantrekkingsenergie overwinnen om een elektron uit zijn baan 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 de aantrekkingskracht ervan op 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 zwakst aangetrokken elektron te verwijderen, is de tweede ionisatie-energie enzovoort.

Ionisatie-energieën worden gemeten in kJ /mol (kilojoule per mol) of eV (elektron-volt), met de eerstgenoemde voorkeur in chemie, en laatstgenoemde voorkeur in de fysica.
Factoren die ionisatie-energie beïnvloeden

De ionisatie-energie hangt van een aantal verschillende factoren af. In het algemeen, wanneer er meer protonen in de kern zijn, neemt de ionisatie-energie toe. 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 in helium bevat - is moeilijker om elektronen uit te verwijderen dan een gedeeltelijk gevulde schaal omdat de lay-out stabieler is. Als er een volledige schaal met één elektron in een buitenste schil is, "beschermen" de elektronen in de volledige schaal het elektron in de buitenste schil tegen een deel van de aantrekkelijke kracht van de kern, en dus neemt het elektron in de buitenste schil minder energie op te verwijderen.
Ionisatie-energie en het periodiek systeem

Het periodiek systeem rangschikt de elementen door het atoomnummer te vergroten, en de structuur ervan is nauw verbonden met de schalen en orbitalen die elektronen bezetten. Dit biedt een gemakkelijke manier om te voorspellen welke elementen hogere ionisatie-energieën hebben dan andere elementen. Over het algemeen neemt ionisatie-energie toe naarmate 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 gaat, omdat de elementen op de onderste rijen meer elektronen hebben die de buitenste elektronen afschermen van 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 door het op te zoeken in een tabel.
De eindproducten van ionisatie: ionen

Een ion is een atoom dat een netto lading heeft omdat de balans tussen het aantal protonen en elektronen is verbroken. Wanneer een element wordt geïoniseerd, neemt het aantal elektronen af, zodat er een overmaat aan protonen en een netto positieve lading overblijft. Positief geladen ionen worden kationen genoemd. Tafelzout (natriumchloride) is een ionische verbinding die de kationversie van het natriumatoom omvat, waarbij 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.