Ioniseringsenergi: potential, metoder för bestämning

Joniseringsenergin avser den minsta mängden energi, vanligen uttryckt i enheter av kilojoule per mol (kJ / mol) som krävs för att producera avlägsnandet av en elektron som är belägen i en atom i gasfas som är i sin tillstånd grundläggande.

Gasformatet avser det tillstånd där det är fri från det inflytande som andra atomer kan utöva på sig själva, precis som någon intermolekylär interaktion kasseras. Storleken på joniseringsenergin är en parameter för att beskriva den kraft med vilken en elektron är kopplad till den atom som den är en del av.

Med andra ord, ju större mängden joniseringsenergi som behövs desto mer komplicerad kommer det att bli avlägsnande av elektronen i fråga.

Joniseringspotential

Joniseringspotentialen hos en atom eller molekyl definieras som den minsta mängd energi som måste appliceras för att orsaka avlägsnande av en elektron från det yttersta skiktet av atomen i dess jordtillstånd och med en neutral laddning; det vill säga joniseringsenergin.

Det bör noteras att när man talar om joniseringspotential används en term som har fallit i missbruk. Detta beror på att tidigare bestämning av denna egenskap var baserad på användningen av en elektrostatisk potential till intresset av intresse.

Genom att använda denna elektrostatiska potential inträffade två saker: joniseringen av den kemiska arten och accelerationen av processen att avlägsna elektronen som det var önskvärt att avlägsna.

Så när man börjar använda spektroskopiska tekniker för bestämning, har termen "joniseringspotential" ersatts med "joniseringsenergi".

Det är också känt att de kemiska egenskaperna hos atomer bestäms av konfigurationen av de elektroner som är närvarande vid den mest externa energinivån i dessa atomer. Därefter är joniseringsenergin hos dessa arter direkt relaterad till stabiliteten hos deras valenselektroner.

Metoder för att bestämma joniseringsenergin

Som tidigare nämnts ges metoderna för bestämning av joniseringsenergin huvudsakligen genom fotoemissionsprocesser, vilka är baserade på bestämningen av den energi som emitteras av elektronerna som följd av appliceringen av den fotoelektriska effekten.

Fastän det kan sägas att atomspektroskopi är den mest omedelbara metoden för bestämning av joniseringsenergin hos ett prov, har vi också fotoelektronisk spektroskopi, där de energier med vilka elektronerna är kopplade till atomer mäts.

I detta avseende är ultraviolett fotoelektronspektroskopi (även känd som UPS för dess akronym på engelska) en teknik som använder excitering av atomer eller molekyler genom applicering av ultraviolett strålning.

Detta görs för att analysera energitransitionerna hos de mest externa elektronerna i den studerade kemiska arten och egenskaperna hos de bindningar de bildar.

Röntgenfotoelektron-spektroskopi och extrem ultraviolett strålning är också kända, vilka använder samma princip som beskrivits ovan med skillnader i typen av strålning som påverkas av provet, vilken hastighet med vilken elektronerna utvisas och upplösningen erhålles.

Första joniseringsenergin

När det gäller atomer som har mer än en elektron på sin yttersta nivå, det vill säga de så kallade polyelektroniska atomer-värdet av den energi som är nödvändig för att starta den första elektronen hos atomen som är i dess marktillstånd ges av följande ekvation:

Energi + A (g) → A + (g) + e-

"A" symboliserar en atom av något element och den fristående elektronen representeras som "e-". Detta resulterar i den första joniseringsenergin, benämnd "I 1 ".

Såsom kan ses, utförs en endoterm reaktion, eftersom atomen matas till energi för att erhålla en elektron tillsatt till katjonen av det elementet.

På samma sätt ökar värdet av den första joniseringsenergin hos elementen närvarande i samma period proportionellt till ökningen av deras atomnummer.

Det betyder att det minskar från höger till vänster i en period och från topp till botten i samma grupp i det periodiska bordet.

I detta avseende har de ädla gaserna höga magnituder i sina joniseringsenergier, medan elementen som tillhör alkaliska och jordalkalimetaller har låga värden för denna energi.

Andra joniseringsenergin

På samma sätt, när man startar en andra elektron från samma atom, erhålls den andra joniseringsenergin, symboliserad som "I 2 ".

Energi + A + (g) → A2 + (g) + e-

Samma schema följs för de andra joniseringsenergierna när de börjar med följande elektroner, med vetande att efter avlägsnandet av elektronen från en atom i dess jordtillstånd minskar den repulsiva effekten mellan de återstående elektronerna.

Eftersom egenskapen som kallas "nukleär laddning" förblir konstant krävs en större mängd energi för att starta en annan elektron av jonarter som har positiv laddning. Så joniseringsenergierna ökar, vilket ses nedan:

I 1 <I 2 <I 3 <... <I n

Slutligen påverkas joniseringsenergierna förutom effekten av den elektroniska konfigurationen (antal elektroner i valensskalet, typen av orbital ockuperad etc.) och den effektiva kärnladdning av elektronen för att lossna.

På grund av detta fenomen har de flesta molekyler av organisk natur höga värden av joniseringsenergi.