IONISIERUNGSENERGIE: POTENZIAL, BESTIMMUNGSMETHODEN - KÖRPERLICH - 2024

Die Ionisierungsenergie bezieht sich auf die minimale Energiemenge, die üblicherweise in Einheiten von Kilojoule pro Mol (kJ / mol) ausgedrückt wird und erforderlich ist, um die Freisetzung eines Elektrons zu erzeugen, das sich in einem Atom in der Gasphase befindet, die sich in seinem Zustand befindet grundlegend.

Der gasförmige Zustand bezieht sich auf den Zustand, in dem er frei von dem Einfluss ist, den andere Atome auf sich selbst ausüben können, sowie von jeglichen intermolekularen Wechselwirkungen. Die Größe der Ionisierungsenergie ist ein Parameter zur Beschreibung der Kraft, mit der ein Elektron an das Atom bindet, zu dem es gehört.

Erste Ionisierungsenergie

Mit anderen Worten, je mehr Ionisierungsenergie benötigt wird, desto schwieriger wird es, das betreffende Elektron abzutrennen.

Ionisationspotential

Das Ionisationspotential eines Atoms oder Moleküls ist definiert als die minimale Energiemenge, die angewendet werden muss, um die Ablösung eines Elektrons von der äußersten Hülle des Atoms in seinem Grundzustand und mit einer neutralen Ladung zu bewirken. das heißt, die Ionisierungsenergie.

Es ist zu beachten, dass bei der Rede vom Ionisationspotential ein Begriff verwendet wird, der nicht mehr verwendet wird. Dies liegt daran, dass zuvor die Bestimmung dieser Eigenschaft auf der Verwendung eines elektrostatischen Potentials für die interessierende Probe beruhte.

Durch die Nutzung dieses elektrostatischen Potentials geschahen zwei Dinge: die Ionisierung der chemischen Spezies und die Beschleunigung des Prozesses der Abgabe des Elektrons, das entfernt werden sollte.

Zu Beginn der Verwendung spektroskopischer Techniken zur Bestimmung wurde der Begriff "Ionisationspotential" durch "Ionisationsenergie" ersetzt.

Ebenso ist bekannt, dass die chemischen Eigenschaften von Atomen durch die Konfiguration der Elektronen bestimmt werden, die in diesen Atomen im äußersten Energieniveau vorhanden sind. Die Ionisierungsenergie dieser Spezies steht also in direktem Zusammenhang mit der Stabilität ihrer Valenzelektronen.

Methoden zur Bestimmung der Ionisierungsenergie

Wie bereits erwähnt, werden die Verfahren zur Bestimmung der Ionisierungsenergie hauptsächlich durch Photoemissionsprozesse angegeben, die auf der Bestimmung der von Elektronen als Folge der Anwendung des photoelektrischen Effekts emittierten Energie beruhen.

Obwohl man sagen könnte, dass die Atomspektroskopie die unmittelbarste Methode zur Bestimmung der Ionisierungsenergie einer Probe ist, gibt es auch die Photoelektronenspektroskopie, bei der die Energien gemessen werden, mit denen Elektronen an Atome gebunden sind.

In diesem Sinne ist die Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie - im Englischen auch als UPS bekannt - eine Technik, bei der Atome oder Moleküle durch Anwendung von Ultraviolettstrahlung angeregt werden.

Dies geschieht, um die energetischen Übergänge der äußersten Elektronen in den untersuchten chemischen Spezies und die Eigenschaften der Bindungen, die sie bilden, zu analysieren.

Es sind auch Röntgenphotoelektronenspektroskopie und extreme ultraviolette Strahlung bekannt, die das gleiche Prinzip verwenden, das zuvor beschrieben wurde, mit Unterschieden in der Art der Strahlung, die auf die Probe auftrifft, der Geschwindigkeit, mit der die Elektronen ausgestoßen werden, und der Auflösung erhalten.

Erste Ionisierungsenergie

Im Fall von Atomen, die mehr als ein Elektron auf ihrer äußersten Ebene haben - das sind die sogenannten polyelektronischen Atome -, ist der Wert der Energie, die erforderlich ist, um das erste Elektron aus dem Atom zu entfernen, das sich in seinem Grundzustand befindet, durch die gegeben folgende Gleichung:

Energie + A (g) → A ⁺ (g) + e ^-

"A" symbolisiert ein Atom eines Elements und das abgelöste Elektron wird als "e ^- " dargestellt. Somit wird die erste Ionisierungsenergie erhalten, die als "I ₁ " bezeichnet wird.

Wie zu sehen ist, findet eine endotherme Reaktion statt, da dem Atom Energie zugeführt wird, um ein Elektron zu erhalten, das dem Kation dieses Elements hinzugefügt wird.

Ebenso steigt der Wert der ersten Ionisierungsenergie der im gleichen Zeitraum vorhandenen Elemente proportional zur Zunahme ihrer Ordnungszahl.

Dies bedeutet, dass es in einer Periode von rechts nach links und in derselben Gruppe des Periodensystems von oben nach unten abnimmt.

In diesem Sinne weisen Edelgase eine hohe Ionisierungsenergie auf, während die zu den Alkali- und Erdalkalimetallen gehörenden Elemente niedrige Werte dieser Energie aufweisen.

Zweite Ionisierungsenergie

Auf die gleiche Weise wird durch Entfernen eines zweiten Elektrons aus demselben Atom die zweite Ionisierungsenergie erhalten, die als "I ₂ " symbolisiert wird .

Energie + A ⁺ (g) → A ²⁺ (g) + e ^-

Das gleiche Schema wird für die anderen Ionisierungsenergien angewendet, wenn die folgenden Elektronen gestartet werden, wobei zu wissen ist, dass der abstoßende Effekt zwischen den verbleibenden Elektronen abnimmt, gefolgt von der Ablösung des Elektrons von einem Atom in seinem Grundzustand.

Da die als "Kernladung" bezeichnete Eigenschaft konstant bleibt, ist eine größere Energiemenge erforderlich, um ein anderes Elektron der ionischen Spezies mit der positiven Ladung abzureißen. Die Ionisierungsenergien nehmen also zu, wie unten dargestellt:

I ₁ <I ₂ <I ₃ <… <I _n

Zusätzlich zum Effekt der Kernladung werden die Ionisierungsenergien durch die elektronische Konfiguration (Anzahl der Elektronen in der Valenzschale, Art des besetzten Orbitals usw.) und die effektive Kernladung des freizusetzenden Elektrons beeinflusst.

Aufgrund dieses Phänomens weisen die meisten Moleküle organischer Natur hohe Ionisierungsenergiewerte auf.

Verweise

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