IONISERINGSENERGI: POTENSIAL, METODER FOR BESTEMMELSE - FYSISK - 2026

Den ioniseringsenergi refererer til minimum av energien, og uttrykkes i enheter av kilojoule pr mol (kJ / mol), som er nødvendig for å frembringe frigjøringen av et elektron som ligger i et atom i den gassfase som befinner seg i sin tilstand fundamental.

Den gassformige tilstanden refererer til tilstanden der den er fri for påvirkning som andre atomer kan utøve på seg selv, samt enhver intermolekylær interaksjon. Størrelsen på ioniseringsenergi er en parameter for å beskrive kraften som et elektron binder seg til det atomet det er en del av.

Første ioniseringsenergi

Med andre ord, jo større mengde ioniseringsenergi som kreves, jo vanskeligere vil det være å fjerne det aktuelle elektronet.

Ioniseringspotensial

Ioniseringspotensialet til et atom eller molekyl er definert som den minste mengden energi som må tilføres for å forårsake løsgjøring av et elektron fra atomets ytterste skall i dens grunntilstand og med en nøytral ladning; det vil si ioniseringsenergien.

Det skal bemerkes at når man snakker om ioniseringspotensial, brukes et begrep som har falt i bruk. Dette fordi tidligere bestemmelsen av denne egenskapen var basert på bruken av et elektrostatisk potensial til prøven av interesse.

Gjennom bruk av dette elektrostatiske potensialet skjedde to ting: ioniseringen av den kjemiske arten og akselerasjonen av prosessen med å felle elektronet som det ønsket å fjerne.

Så når man begynner å bruke spektroskopiske teknikker for bestemmelse av dette, har begrepet "ioniseringspotensial" blitt erstattet av "ioniseringsenergi."

På samme måte er det kjent at de kjemiske egenskapene til atomer bestemmes av konfigurasjonen av elektronene som er til stede i det ytterste energinivået i disse atomene. Så, ioniseringsenergien til disse artene er direkte relatert til stabiliteten til deres valenselektroner.

Metoder for å bestemme ioniseringsenergi

Som tidligere nevnt er metodene for å bestemme ioniseringsenergi hovedsakelig gitt ved fotoemisjonsprosesser, som er basert på bestemmelsen av energien som sendes ut av elektroner som en konsekvens av påføringen av den fotoelektriske effekten.

Selv om det kan sies at atomspektroskopi er den mest umiddelbare metoden for å bestemme ioniseringsenergien til en prøve, er det også fotoelektronspektroskopi, der energiene som elektronene er bundet til atomer blir målt.

I denne forstand er ultrafiolett fotoelektronspektroskopi - også kjent som UPS for sin forkortelse på engelsk - en teknikk som bruker eksitering av atomer eller molekyler ved anvendelse av ultrafiolett stråling.

Dette gjøres for å analysere de energiske overgangene til de ytterste elektronene i de kjemiske artene som er studert og egenskapene til bindingene de danner.

Røntgenfotoelektronspektroskopi og ekstrem ultrafiolett stråling er også kjent, som bruker samme prinsipp som tidligere er beskrevet med forskjeller i typen stråling som blir påført prøven, hastigheten som elektronene blir utvist og oppløsningen oppnådd.

Første ioniseringsenergi

Når det gjelder atomer som har mer enn ett elektron på det ytterste nivået - det er, blir de såkalte polyelektroniske atomer - verdien av energien som er nødvendig for å fjerne det første elektronet fra atomet som er i dens grunntilstand, gitt av følgende ligning:

Energi + A (g) → A ⁺ (g) + e ^-

"A" symboliserer et atom av ethvert element, og det frittliggende elektronet er representert som "e ^- ". Dermed oppnås den første ioniseringsenergien, referert til som "I ₁ ".

Som det kan ses, foregår en endoterm reaksjon, siden energi tilføres atomet for å få et elektron tilsatt kationen til dette elementet.

På samme måte øker verdien av den første ioniseringsenergien til elementene som er til stede i samme periode proporsjonalt med økningen i atomnummeret.

Dette betyr at den avtar fra høyre til venstre i en periode, og fra topp til bunn i samme gruppe i det periodiske systemet.

I denne forstand har edle gasser høye størrelser i ioniseringsenergiene sine, mens elementene som tilhører alkali og jordalkalimetaller har lave verdier av denne energien.

Andre ioniseringsenergi

Ved å fjerne et andre elektron fra samme atom oppnås på samme måte den andre ioniseringsenergien, symbolisert som "I ₂ ".

Energi + A ⁺ (g) → A ²⁺ (g) + e ^-

Det samme skjemaet følges for de andre ioniseringsenergiene når du starter de følgende elektronene, vel vitende om at etterfulgt av løsgjøring av elektronet fra et atom i dens grunntilstand, avtar den frastøtende virkning som eksisterer mellom de gjenværende elektronene.

Ettersom eiendommen som kalles "kjernefysisk ladning" forblir konstant, kreves det en større mengde energi for å fjerne et annet elektron av den ioniske arten som har den positive ladningen. Så ioniseringsenergiene øker, som vi ser nedenfor:

I ₁ <I ₂ <I ₃ <… <I _n

Til slutt, i tillegg til effekten av kjernefysisk ladning, påvirkes ioniseringsenergiene av den elektroniske konfigurasjonen (antall elektroner i valensskallet, typen orbital som er okkupert, etc.) og den effektive kjernefysiske ladningen til elektronet som skal frigjøres.

På grunn av dette fenomenet har de fleste molekyler av organisk art høye ioniseringsenergiverdier.

referanser

1. Chang, R. (2007). Kjemi, niende utgave. Mexico: McGraw-Hill.
2. Wikipedia. (SF). Ioniseringsenergi. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org
3. Hyperphysics. (SF). Ioniseringsenergier. Hentet fra hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. Field, FH, og Franklin, JL (2013). Elektronpåvirkningsfenomener: og egenskapene til gassformede joner. Gjenopprettet fra books.google.co.ve
5. Carey, FA (2012). Avansert organisk kjemi: Del A: Struktur og mekanismer. Mottatt fra books.google.co.ve