Energia jonizacji - Polski Serwis Naukowy

Energie jonizacji obojętnych atomów poszczególnych pierwiastków

Energia jonizacji pierwiastka – minimalna wartość energii, którą należy dostarczyć, aby oderwać elektron od atomu tego pierwiastka (zjonizować). Energia jonizacji obojętnych atomów zależy od liczby atomowej i waha się w granicach od kilku do dwudziestu kilku eV. Jest ona równa energii najsłabiej związanego elektronu walencyjnego. Z rysunku widać, że największą energię jonizacji mają neutralne atomy gazów szlachetnych, co jest związane z faktem, że pierwiastki te mają zapełnione powłoki walencyjne. Najniższą energię jonizacji mają pierwiastki z pierwszej grupy układu okresowego posiadające na powłoce walencyjnej jeden elektron.

Stała gazowa (uniwersalna stała gazowa) (oznaczana jako R) – stała fizyczna równa pracy wykonanej przez 1 mol gazu doskonałego podgrzewanego o 1 kelwin (stopień Celsjusza) podczas przemiany izobarycznej.

Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca pod względem ilościowym stan układu fizycznego (materii) (z punktu widzenia termodynamiki niektóre formy energii są funkcjami stanu i potencjałami termodynamicznymi), stan i wzajemne oddziaływania obiektów fizycznych (ciał, pól, cząstek, układów fizycznych), przemiany fizyczne i chemiczne oraz wszelkiego rodzaju procesy występujące w przyrodzie.

Proces jonizacji opisuje równanie: $A_g\rightarrow A_g^+ + e^-$

W miarę usuwania kolejnych elektronów atomu energia jonizacji powstałego kationu rośnie, przy czym największa energia jonizacji związana jest z oderwaniem elektronu z powłoki wewnętrznej. Często mówi się o pierwszej, drugiej, trzeciej itp. energii jonizacji w odniesieniu do oderwania się odpowiednio 1, 2, 3 i więcej elektronów od atomu. W układzie okresowym pierwiastków obserwuje się wzrost energii jonizacji w okresie z lewej na prawo i spadek w grupie z góry na dół.

Temperatura – jedna z podstawowych ) w termodynamice, będąca miarą stopnia nagrzania ciał. Temperaturę można ściśle zdefiniować tylko dla stanów równowagi termodynamicznej, bowiem z termodynamicznego punktu widzenia jest ona wielkością reprezentującą wspólną własność dwóch układów pozostających w równowadze ze sobą. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

Liczba atomowa ( Z ) (liczba porządkowa) określa, ile protonów znajduje się w jądrze danego atomu. Jest także równa liczbie elektronów niezjonizowanego atomu. Pojawia się ona w symbolicznym zapisie jądra izotopu:

Niektórzy naukowcy mówiąc o energii jonizacji odnoszą się do określonego stanu elektronowego (odpowiadającego wybiciu elektronu z określonego orbitalu atomowego) a czasem rozpatrują energię jonizacji cząsteczek (por. twierdzenie Koopmansa).

Energię jonizacji definiuje i wiąże z entalpią zależność: $E_j =\Delta H - RT$

gdzie:

Orbital – powierzchnia opisana funkcją falową, będącą rozwiązaniem równania Schrödingera dla szczególnego przypadku układu jednego elektronu znajdującego się na jednej z powłok atomowych lub tworzących wiązanie chemiczne.

Atomy rydbergowskie są to atomy, w których przynajmniej jeden elektron został wzbudzony do bardzo wysokich poziomów energetycznych. Nazwę swą wzięły od Johannesa Rydberga, szwedzkiego fizyka który zajmował się m.in. badaniem emisji fotonów przy przejściach elektronowych między poziomami energetycznymi.

T – temperatura, Ej – energia jonizacji, R – stała gazowa, ΔH – entalpia jonizacji.

Zobacz też

energia dysocjacji

energia wiązania

atomy rydbergowskie

potencjał jonizacyjny

powinowactwo elektronowe