Dlaczego Energia Pierwszej Jonizacji Sodu Jest Mniejsza od Magnezu?
- Szczegóły
Atomy pierwiastków chemicznych mogą występować w różnych stanach energetycznych. Miarą tendencji atomów do oddawania elektronów i przechodzenia w dodatnio naładowane jony jest energia jonizacji. Energia jonizacji to ogólnie nakład energii, który jest potrzebny do oderwania elektronu od atomu.
Pierwsza energia jonizacji (I1) jest minimalną energią potrzebną do oderwania elektronu z atomu, a więc neutralnego indywiduum chemicznego. W odpowiednich warunkach od atomu można oderwać kolejne elektrony. Jeżeli atom ma więcej elektronów, mówimy o pierwszej, drugiej, trzeciej itd. energii jonizacji.
W skrócie - energia jonizacji informuje, ile energii potrzeba do usunięcia elektronu z atomu lub jonu (czasami wyznacza się ją również dla cząsteczek).
Każda kolejna energia jonizacji jest większa niż poprzednia energia, co oznacza, że: I1
Analizując zmiany wartości I energii jonizacji możemy zauważyć następujący trend - ograniczmy się w swoich rozważaniach tylko do tzw. grup głównych układu okresowego (grupy 1, 2, 13-18). Kiedy obserwuje się układ okresowy od lewej do prawej strony (patrząc tylko na grupy główne), można zauważyć, że energia jonizacji atomu wzrasta. Da się to wyjaśnić, jeśli rozważy się ładunek jądra atomowego. Zatem - im więcej protonów w jądrze, tym mocniejsze przyciąganie elektronów przez jądro. Ta silniejsza interakcja utrudnia ich usuwanie.
Przeczytaj także: Korzyści z Używania Nawilżacza Powietrza
Tłumacząc na przykładzie, łatwiej byłoby oderwać elektrony od atomu sodu, niż od tego, w którym elektrony są mocniej przyciągane przez jądro, jak chlor.
W grupie I energia jonizacji maleje wraz ze wzrostem wielkości atomu. Czyli im większy promień atomowy, tym mniejsza ilość energii wymagana do usunięcia elektronu z najbardziej zewnętrznego orbitalu. Łatwiej zatem oderwać elektron od większego (mającego większy promień) atomu cezu niż od mniejszego (mającego mniejszy promień) atomu sodu. Dzieje się tak dlatego, że w przypadku atomu sodu usuwany elektron znajduje się bliżej jądra - na 3 powłoce, a w przypadku atomu cezu dalej od jądra - aż na 6 powłoce. Im elektron jest dalej od jądra, tym mniejsze jest przyciąganie elektrostatyczne i łatwiej jest go wybić.
Ponieważ energia jonizacji jest miarą tego, jak „trudno” jest oderwać elektron, można oczekiwać, że pierwiastki o niskiej energii jonizacji łatwo tworzą kationy i przewodzą elektryczność (co wymaga, aby niektóre elektrony mogły się swobodnie poruszać) w ich stałych postaciach. Są to głównie atomy metali 1, 2 i 13 grupy, ale również metali przejściowych oraz lantanowców. Atomy tych pierwiastków posiadają mało elektronów walencyjnych i mogą je najłatwiej oddać. Najbardziej typowe metale mają niskie wartości energii jonizacji. Pierwiastki o wysokiej wartości I energii jonizacji raczej nie tworzą kationów i jest mało prawdopodobne, aby przewodziły elektryczność, ponieważ potrzebują dużą ilość energii do oderwania elektronu. Tę grupę stanowią niemetale.
Dlaczego II energia jonizacji sodu jest dużo większa niż jego I energia jonizacji? I energia jonizacji dotyczy oderwania elektronu z powłoki zewnętrznej (jest to trzecia powłoka) i ten elektron jest stosunkowo łatwo oderwać. Natomiast II energia jonizacji dotyczy oderwania kolejnego elektronu, który znajduje się już bliżej jądra, na drugiej powłoce i jest on przyciągany silniej przez jądro.
W normalnych warunkach jon Na2+ nie występuje, ponieważ II energia jonizacji ma tak dużą wartość, że nie udaje się jej go osiągnąć. W przypadku magnezu, II energia jonizacji dotyczy oderwania kolejnego elektronu również z powłoki zewnętrznej. Jej wzrost jest spowodowany tym, że wraz ze wzrostem numeru grupy rośnie liczba atomowa (czyli również ładunek jądra), przez co elektrony są silniej przyciągane. Rośnie zatem wartość II energii jonizacji.
Przeczytaj także: Jakość powietrza w Polsce: Analiza
Zwróć też uwagę, że w obojętnym atomie magnezu jądro posiadające 12 protonów przyciąga 12 elektronów na powłokach elektronowych, natomiast w kationie magnezu jądro o tym samym ładunku przyciąga już tylko 11 elektronów - można obrazowo powiedzieć zatem, że jądro „ma mniej elektronów do upilnowania i pilnuje je lepiej”.
Z poniższej tabeli można wywnioskować, że druga, trzecia i dalsze energie jonizacji są większe w porównaniu do pierwszej energii jonizacji.
| Pierwiastek | I1 | I2 | I3 | I4 | I5 | I6 | I7 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Na | 496 | 4562 | 6910 | 9543 | --- | --- | --- |
| Mg | 738 | 1451 | 7733 | 10543 | --- | --- | --- |
| Al | 578 | 1817 | 2745 | 11577 | --- | --- | --- |
| Si | 787 | 1577 | 3232 | 4356 | 16091 | -- | -- |
| P | 1012 | 1907 | 2914 | 4964 | 6274 | 21267 | - |
| S | 1000 | 2252 | 3357 | 4556 | 7004 | 8496 | 27107 |
| Cl | 1251 | 2298 | 3822 | 5159 | 6542 | 9362 | 11018 |
| Ar | 1521 | 2666 | 3931 | 5771 | 7238 | 8781 | 11995 |
Przeczytaj także: Napoje gazowane: Pepsi i gaz
tags: #dlaczego #energia #pierwszej #jonizacji #sodu #jest
