- Ionisatiepotentieel
- Methoden voor het bepalen van ionisatie-energie
- Eerste ionisatie-energie
- Tweede ionisatie-energie
- Referenties
De ionisatie-energie verwijst naar de minimale hoeveelheid energie, meestal uitgedrukt in kilojoules per mol (kJ / mol), die nodig is om de afgifte van een elektron te produceren dat zich bevindt in een atoom in de gasfase dat in zijn toestand is fundamenteel.
De gasvormige toestand verwijst naar de toestand waarin het vrij is van de invloed die andere atomen op zichzelf kunnen uitoefenen, evenals van enige intermoleculaire interactie. De grootte van ionisatie-energie is een parameter om de kracht te beschrijven waarmee een elektron zich bindt aan het atoom waarvan het deel uitmaakt.
Eerste ionisatie-energie
Met andere woorden, hoe meer ionisatie-energie nodig is, hoe moeilijker het zal zijn om het betreffende elektron los te maken.
Ionisatiepotentieel
De ionisatiepotentiaal van een atoom of molecuul wordt gedefinieerd als de minimale hoeveelheid energie die moet worden toegepast om het losmaken van een elektron van de buitenste schil van het atoom in zijn grondtoestand en met een neutrale lading te veroorzaken; dat wil zeggen, de ionisatie-energie.
Opgemerkt moet worden dat wanneer we het hebben over ionisatiepotentieel, een term wordt gebruikt die in onbruik is geraakt. Dit komt doordat voorheen de bepaling van deze eigenschap was gebaseerd op het gebruik van een elektrostatische potentiaal voor het monster van interesse.
Door dit elektrostatische potentieel te gebruiken, gebeurden er twee dingen: de ionisatie van de chemische soort en de versnelling van het proces van het afstoten van het elektron dat men wilde verwijderen.
Dus toen men spectroscopische technieken begon te gebruiken voor de bepaling ervan, is de term "ionisatiepotentieel" vervangen door "ionisatie-energie".
Evenzo is bekend dat de chemische eigenschappen van atomen worden bepaald door de configuratie van de elektronen die aanwezig zijn in het buitenste energieniveau van deze atomen. De ionisatie-energie van deze soorten is dus direct gerelateerd aan de stabiliteit van hun valentie-elektronen.
Methoden voor het bepalen van ionisatie-energie
Zoals eerder vermeld, worden de methoden voor het bepalen van ionisatie-energie voornamelijk gegeven door foto-emissieprocessen, die zijn gebaseerd op de bepaling van de energie die wordt uitgezonden door elektronen als gevolg van de toepassing van het foto-elektrisch effect.
Hoewel je zou kunnen zeggen dat atoomspectroscopie de meest directe methode is om de ionisatie-energie van een monster te bepalen, is er ook foto-elektronspectroscopie, waarbij de energieën worden gemeten waarmee elektronen aan atomen worden gebonden.
In die zin is ultraviolette foto-elektronspectroscopie - ook bekend als UPS vanwege het Engelse acroniem - een techniek die gebruikmaakt van de excitatie van atomen of moleculen door de toepassing van ultraviolette straling.
Dit wordt gedaan om de energetische overgangen van de buitenste elektronen in de bestudeerde chemische soort en de kenmerken van de bindingen die ze vormen te analyseren.
Er zijn ook röntgenfoto-elektronenspectroscopie en extreme ultraviolette straling bekend, die hetzelfde principe gebruiken als eerder beschreven met verschillen in het type straling dat op het monster valt, de snelheid waarmee de elektronen worden verdreven en de resolutie verkregen.
Eerste ionisatie-energie
In het geval van atomen die meer dan één elektron op hun buitenste niveau hebben - dat wil zeggen, de zogenaamde polyelektronische atomen - wordt de waarde van de energie die nodig is om het eerste elektron uit het atoom in zijn grondtoestand te verwijderen, gegeven door de volgende vergelijking:
Energie + A (g) → A + (g) + e -
"A" symboliseert een atoom van een willekeurig element en het losgemaakte elektron wordt weergegeven als "e - ". Aldus wordt de eerste ionisatie-energie verkregen, aangeduid als "I 1 ".
Zoals te zien is, vindt er een endotherme reactie plaats, aangezien energie aan het atoom wordt geleverd om een elektron te verkrijgen dat aan het kation van dat element wordt toegevoegd.
Evenzo neemt de waarde van de eerste ionisatie-energie van de elementen die in dezelfde periode aanwezig zijn evenredig toe met de toename van hun atoomnummer.
Dit betekent dat het in een periode van rechts naar links afneemt, en van boven naar beneden in dezelfde groep van het periodiek systeem.
In die zin hebben edelgassen een hoge mate van ionisatie-energie, terwijl de elementen die tot de alkali- en aardalkalimetalen behoren een lage waarde van deze energie hebben.
Tweede ionisatie-energie
Op dezelfde manier wordt door het verwijderen van een tweede elektron van hetzelfde atoom de tweede ionisatie-energie verkregen, gesymboliseerd als "I 2 ".
Energie + A + (g) → A 2+ (g) + e -
Hetzelfde schema wordt gevolgd voor de andere ionisatie-energieën wanneer de volgende elektronen worden gestart, wetende dat, gevolgd door het losmaken van het elektron van een atoom in zijn grondtoestand, het afstotende effect dat bestaat tussen de resterende elektronen afneemt.
Omdat de eigenschap "nucleaire lading" constant blijft, is er een grotere hoeveelheid energie nodig om een ander elektron van de ionische soort met de positieve lading af te scheuren. Dus de ionisatie-energieën nemen toe, zoals hieronder te zien is:
Ik 1 <ik 2 <ik 3 <… <ik n
Ten slotte worden, naast het effect van de nucleaire lading, de ionisatie-energieën beïnvloed door de elektronische configuratie (aantal elektronen in de valentieschil, type orbitaal bezet, enz.) En de effectieve nucleaire lading van het vrij te geven elektron.
Vanwege dit fenomeen hebben de meeste moleculen van organische aard hoge ionisatie-energiewaarden.
Referenties
- Chang, R. (2007). Chemistry, negende editie. Mexico: McGraw-Hill.
- Wikipedia. (sf). Ionisatieenergie. Opgehaald van en.wikipedia.org
- Hyperfysica. (sf). Ionisatie-energieën. Opgehaald van hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- Field, FH en Franklin, JL (2013). Electron Impact Phenomena: en de eigenschappen van gasvormige ionen. Opgehaald van books.google.co.ve
- Carey, FA (2012). Geavanceerde organische chemie: deel A: structuur en mechanismen. Opgehaald van books.google.co.ve