आयनीकरण ऊर्जा

आयनीकरण ऊर्जा वह न्यूनतम ऊर्जा है जो गैस-चरण पृथक परमाणु या आयन से इलेक्ट्रॉन हटाने के लिए चाहिए। प्रथम आयनीकरण ऊर्जा वैलेंस इलेक्ट्रॉन बाइंडिंग का प्रमुख संकेत है; क्रमिक आयनीकरण ऊर्जा शैल संरचना और ऑक्सीकरण-अवस्था पहुंच दिखाती हैं।

परिभाषा और शर्तें

प्रथम आयनीकरण: M(g)→M⁺(g)+e⁻। गैस चरण विशिष्टता महत्वपूर्ण है ताकि जाली, समाधान और आणविक बंधन प्रभाव अलग रहें। प्रति परमाणु ईवी आयनीकरण ऊर्जा या प्रति मोल kJ mol⁻¹ में दी जा सकती है।

यह इलेक्ट्रॉन आत्मीयता का उलटा सरल समकक्ष नहीं क्योंकि अंतिम प्रभार बताता है और विश्राम अलग होते हैं।

आवधिक प्रवृत्ति

अवधि पार बढ़ता Z_प्रभाव और सिकुड़ती त्रिज्या सामान्यतः आयनीकरण ऊर्जा बढ़ाते हैं। नीचे समूह बड़ा n, दूरी और परिरक्षण सामान्यतः इसे घटाते हैं।

ये सुचारू कानून नहीं। उपकोशीय ऊर्जाएँ और इलेक्ट्रॉन युग्मन हो/B तथा N/O जैसी क्लासिक विचलन उत्पन्न करते हैं।

उपकोश अपवाद

B का इलेक्ट्रॉन हटा दिया गया 2p से आता है जबकि Be का बाहरी इलेक्ट्रॉन 2s में है; उच्च-ऊर्जा 2p इलेक्ट्रॉन हटाना आसान हो सकता है, इसलिए IE(B)<IE(Be)।

O में युग्मित 2p इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण हटाना को थोड़ा आसान करती है आधे-भरे से तुलना N 2p³, इसलिए IE(O)<IE(N)।

क्रमिक आयनीकरण

IE₂, IE₃ आदि हमेशा बढ़ती हैं क्योंकि तेजी से सकारात्मक आयन से इलेक्ट्रॉन हटाया जाता है। संयोजकता इलेक्ट्रॉन समाप्त होने और कोर इलेक्ट्रॉन निष्कासन शुरू होने पर बहुत बड़ी छलांग मिलता है।

इस कूदो से मुख्य-समूह परमाणु के वैलेंस इलेक्ट्रॉन गिनती का संकेत मिल सकता है, लेकिन संक्रमण धातुएँ में विन्यास/पुन: व्यवस्थित करना अधिक जटिल है।

रासायनिक व्याख्या

कम आयनीकरण ऊर्जा धात्विक इलेक्ट्रॉन हानि और धनायन गठन को एहसान कर सकती है, लेकिन वास्तविक प्रतिक्रिया ऊर्जावान में इलेक्ट्रॉन आत्मीयता, जाली ऊर्जा, समाधान और बंधन भी शामिल हैं।

पृथक-परमाणु IE को सीधे 'प्रतिक्रियाशीलता संख्या' नहीं मानना चाहिए; यह थर्मोकेमिकल चक्र का एक घटक है।

फोटोआयनीकरण और दहलीज

यदि फोटॉन परमाणु को आयनित करता है तो hν=IE+K_e (पीछे हटना को उपेक्षा करके)। देहली पर K_e लगभग शून्य और उच्च फोटॉन आवृत्ति पर अतिरिक्त ऊर्जा इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा बनती है।

यह संबंध फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी का आधार है, जहाँ मापी गई गतिज ऊर्जाएँ से व्याप्त कक्षीय बंधन ऊर्जा का अनुमान की जाती हैं।

फोटोआयनीकरण सीमा

यदि परमाणु फोटॉन अवशोषित करके आयनित हो, दहलीज फोटॉन ऊर्जा कम से कम आयनीकरण ऊर्जा के बराबर होनी चाहिए। देहली से ऊपर अतिरिक्त फोटॉन ऊर्जा फोटोइलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा में जा सकती है।

यह परमाणु आयनीकरण को फोटोइलेक्ट्रिक-प्रभाव शैली ऊर्जा बहीखाता से जोड़ता है, लेकिन पृथक परमाणु में कार्य समारोह की बजाय असतत परमाणु IE प्रासंगिक मात्रा है।

अभ्यास

क्रमिक IE

IE₁=500, IE₂=4600 kJ/mol।

हल: एक वैलेंस इलेक्ट्रॉन के बाद कोर हटाना का बड़ा कूदो संकेतित हो सकता है।

अवधि पार

Na→Mg→…→Ar।

हल: कुल मिलाकर IE बढ़ती है, स्थानीय अपवाद सहित।

N बनाम O

कौन-सी पहला आईई सामान्यतः बड़ी?

हल: N, आधा भरा हुआ 2p³ स्थिरता/युग्मन प्रभाव के कारण।