Ionisatsioonienergia
Esimene ionisatsioonienergia on energia, mis on vajalik ühe elektroni eemaldamiseks isoleeritud gaasilisest aatomist: X(g)→X⁺(g)+e⁻. Ground-state aatomi puhul on protsess endotermiline ja mõõdab, kui tugevalt on kõige kergemini eemaldatav elektron seotud.
Täpset definitsiooni tasub hoida
Gas-phase tingimus on oluline. Ionization energy ei ole sama mis electron extraction energy metallvõrest või tahke aine pinnalt.
Tabuleeritud first ionization energies viitavad tavaliselt neutral gaseous ground-state atoms.
Perioodiline trend
Perioodis vasakult paremale first IE üldiselt kasvab, sest Z_eff suureneb ja atomic radius väheneb.
Rühmas allapoole first IE üldiselt väheneb, sest valence electron on suurema n-ga ja rohkem shielded.
Alamkihi erandid
B first IE on väiksem kui Be-l, sest B-st eemaldatakse 2p electron, mis on kõrgema energiaga ja vähem penetrating kui 2s.
O first IE on väiksem kui N-l, sest O ühes 2p orbitaalis on electron pair ning lisarepulsioon hõlbustab ühe elektroni eemaldamist.
Successive ionization energies
Järjestikused ionisatsioonienergiad kasvavad: IE₂>IE₁ jne, sest elektron eemaldatakse üha positiivsemast ioonist.
Väga suur hüpe tekib siis, kui valence electrons on eemaldatud ja järgmine electron on core electron.
Valentsi diagnoos
Suured successive-IE hüpped aitavad main-group atoms puhul hinnata, kui palju elektrone on tavaliselt valence shell'is.
Mg puhul suur hüpe pärast IE₂ on kooskõlas konfiguratsiooniga [Ne]3s².
Seos keemiaga
Madal first IE soosib cation formation'it, kuid reaalse compound'i stabiilsus sõltub ka lattice energy'st, solvation'ist ja bonding'ust.
Gas-phase atomic trend ei ole kogu keemilise reaktsioonivõime täielik kirjeldus.
Mitte electron affinity
Ionization energy kirjeldab electron removal'it. Electron affinity kirjeldab energy change'i electron addition'il.
Mõlemad peegeldavad electron structure'i, kuid definitsioon ja trendierandid on erinevad.
Kuidas IE-d mõõdetakse
Photoionization ja photoelectron spectroscopy võimaldavad määrata electron binding energies'i ning ionization thresholds'i. Katse peab eristama ground-state species'e excited või molecular contaminants'ist.
Successive IE data on eriti informatiivne, kui vaadata hüpete mustrit, mitte ainult üht numbrit. Suur hüpe on electronic-shell signature.
Lahendatud näide
Be vs B
Kummal on väiksem IE₁?
Lahendus
B-l.
N vs O
Kummal on väiksem IE₁?
Lahendus
O-l, paaristumisrepulsiooni tõttu.
Large jump
Mida näitab suur hüpe pärast IE₂?
Lahendus
Valence shell on pärast kahte eemaldamist ammendatud.