De ionisatie-energie van een atoom
De ionisatie-energie is het belangrijkste kenmerk van het atoom. Het bepaalt de aard en sterkte van de chemische bindingen die een atoom kunnen vormen. De reducerende eigenschappen van een stof (eenvoudig) zijn ook afhankelijk van deze eigenschap.
De term "ionisatie-energie" vervangt somshet begrip "eerste ionisatiepotentiaal» (I1), hetgeen impliceert dat zeer weinig energie, die nodig is opdat het elektron van de vrije atoom wordt verwijderd, wanneer het in een dergelijke staat energie die lager is genoemd.
In het bijzonder wordt dit voor een waterstofatoom genoemdde energie die nodig is om een elektron los te maken van een proton. Voor atomen met verschillende elektronen is er het concept van de tweede, derde, enz. ionisatiepotentialen.
De ionisatie-energie van een waterstofatoom is een som, waarvan een component de energie van een elektron is en de andere de potentiële energie van het systeem.
In de chemie wordt de energie van het waterstofatoom aangeduid met het symbool "Ea" en de som van de potentiële energie van het systeem en de energie van het elektron kan worden uitgedrukt met de formule: Ea = E + T = -Z.e / 2.R.
Uit deze uitdrukking kan worden afgeleid dat stabiliteitsysteem is direct gerelateerd aan de lading van de kern en de afstand tussen het en het elektron. Hoe kleiner deze afstand, hoe sterker de lading van de kern, hoe sterker ze worden aangetrokken, hoe stabieler en stabieler het systeem, des te meer energie moet worden uitgegeven om deze verbinding te verbreken.
Het is duidelijk dat, in termen van de hoeveelheid energie die wordt besteed om de verbinding te verbreken, men de stabiliteit van systemen kan vergelijken: hoe meer energie, hoe stabieler het systeem.
De ionisatie-energie van een atoom is (een kracht dieverplicht bindingen in een waterstofatoom breken) werd berekend door experimenten. Vandaag de dag is de waarde exact 13,6 eV (elektronvolt) bekend. Later onderzoekers ook via een reeks experimenten konden de benodigde energie vanwege atom breuk berekenen - electronsystemen bestaande uit een enkel elektron en een kern van lading, tweemaal de lading van het waterstofatoom. Voor experimentele door die in een dergelijk geval vereist 54,4 eV.
Bekende wetten van elektrostatica zeggen dationisatie-energie nodig is om de binding tussen tegengestelde ladingen (Z en e) breken, mits zij zich op een afstand R wordt vastgesteld (bepaald) in de vergelijking: T = Z.e / R.
Een dergelijke energie is evenredig met de omvang van de ladingen en,is dus omgekeerd evenredig met de afstand. Dit is heel natuurlijk: hoe sterker de ladingen, hoe sterker de krachten die hen verbinden, des te krachtiger de inspanning vereist is om de band tussen hen te verbreken. Hetzelfde geldt voor de afstand: hoe kleiner het is, hoe sterker de ionisatie-energie, hoe meer vorken moeten worden toegepast om de verbinding te verbreken.
Deze redenering verklaart waarom het systeem van atomen met een sterke nucleaire lading stabieler is en meer energie nodig heeft om het elektron los te maken.
Ineens is er een vraag: "Als de nucleaire lading slechts twee keer zo sterk is, waarom is de ionisatie-energie die nodig is voor het loslaten van elektronen niet met twee toegenomen, maar met een factor vier?" Waarom is deze gelijk aan de verdubbelde lading in vierkant (54,4 / 13,6 = 4)? ".
Deze tegenstrijdigheid wordt eenvoudig uitgelegd. Als de ladingen Z en e in het systeem zich relatief in een wederzijdse staat van immobiliteit bevinden, dan is de energie (T) evenredig met de lading Z en nemen ze evenredig toe.
Maar in een systeem waarbij de elektronlading e kernel maakt bochten met een lading Z en Z wordt versterkt verhoudingsgewijs verlaagd draaistraal R: elektron sterker aangetrokken tot de kern.
De conclusie is duidelijk. Aan de ionisatie-energie wordt gewerkt door de lading van de kern, de afstand (in straal) van de kern tot het hoogste punt van de ladingsdichtheid van het externe elektron; de afstotende kracht tussen de buitenste elektronen en de maat van de penetrerende kracht van het elektron.
