Mini-kurzus
Ionizációs energia
Az első ionizációs energia az a minimális energia, amely egy gázfázisú, alapállapotú semleges atomból a legkönnyebben eltávolítható elektron leválasztásához szükséges. Nagysága azt jelzi, milyen erősen kötött a legkülső eltávolítható elektron.
Folyamat
X(g) → X⁺(g)+e⁻. Az ionizációs energia pozitív energiabefektetés. Fontos a gázfázis megadása, mert szilárd vagy oldott állapotban további kölcsönhatások energiái is belépnének.
Periódusos trend
Balról jobbra általában nő, mert az effektív magtöltés erősödik és az atomsugár csökken. Csoporton lefelé rendszerint csökken, mert a vegyértékelektron távolabb van és erősebben árnyékolt. Ezek trendek, nem hibátlan monoton szabályok.
Miért vannak kivételek?
Alhéjak energiája és az elektronpárosítás módosíthatja a trendet. Például egy új p alhéj megkezdésekor vagy párosított elektron eltávolításakor a vártnál kisebb ionizációs energia jelenhet meg. A konfiguráció részlete tehát fontos.
Egymást követő ionizációk
A második, harmadik stb. ionizáció mindig már pozitív ionból távolít el további elektront, ezért rendszerint nagyobb energia kell. Ha a vegyértékelektronok elfogytak és belső héjelektront kell eltávolítani, nagy ugrás jelenik meg.
Vegyérték becslése
Az egymást követő ionizációs energiák nagy ugrása segíthet felismerni, hány viszonylag lazán kötött vegyértékelektron volt. Például ha a harmadik ionizáció után óriási ugrás következik, az két könnyebben eltávolítható külső elektronra utalhat.
Nem azonos az elektronegativitással
Ionizációs energia izolált gázatom elektronvesztésének energiája. Elektronegativitás ezzel szemben kötésben lévő atom relatív elektronvonzó képességének skálája. A két mennyiség összefügghet, de nem ugyanaz.
Fotoionizáció
Ha egy foton energiája meghaladja az ionizációs küszöböt, elektront lökhet ki. A küszöb fölötti energia a kilépő elektron mozgási energiájában jelenhet meg, az energiamérleg részleteitől függően.
Atomi és moláris megadás
Ionizációs energiát adhatunk eV/atom vagy kJ/mol egységben. A kettő ugyanazt a fizikai energiakülönbséget írja le eltérő skálán; az Avogadro-állandó kapcsolja össze őket. Spektroszkópiai adatoknál gyakori az eV, termokémiai táblázatokban a kJ/mol.
Elektronkonfiguráció ellenőrzése
Trendfeladatban mindig érdemes felírni a legkülső alhéjat. Egy félig vagy teljesen telt alhéj, illetve az elektronpárosítás energiája megmagyarázhatja a szomszédos elemek közötti látszólagos „kivételt”. Így a kivétel nem szabálytalanság, hanem a részletesebb szerkezet következménye.
Próbáld ki
Egy elem első két ionizációs energiája mérsékelt, a harmadik hirtelen sokkal nagyobb. Mire utal ez?
Megoldás
Arra, hogy valószínűleg két vegyértékelektron távolítható el viszonylag könnyen, a harmadik pedig már stabilabb belső héjról származna.