Potentiële ionisatie-energie, methoden voor de bepaling ervan

de ionisatie-energie verwijst naar de minimale hoeveelheid energie, meestal uitgedrukt in eenheden van kilojoules per mol (kJ / mol), die nodig is om het losraken van een elektron te veroorzaken dat zich bevindt in een gasvormig atoom dat zich in de grond bevindt.

De gasachtige toestand verwijst naar de staat waarin deze vrij is van de invloed die andere atomen op zichzelf kunnen uitoefenen, net zoals elke intermoleculaire interactie wordt verworpen. De grootte van de ionisatie-energie is een parameter om de kracht te beschrijven waarmee een elektron is verbonden met het atoom waarvan het deel uitmaakt.

Met andere woorden, hoe groter de hoeveelheid ionisatie-energie die nodig is, des te gecompliceerder de onthechting van het betreffende elektron zal zijn.

index

• 1 Ionisatiepotentieel
• 2 Methoden om de ionisatie-energie te bepalen
• 3 Eerste ionisatie-energie
• 4 Tweede ionisatie-energie
• 5 Referenties

Ionisatiepotentieel

Het ionisatiepotentieel van een atoom of molecuul wordt gedefinieerd als de minimale hoeveelheid energie die moet worden toegepast om de onthechting van een elektron van de buitenste laag van het atoom in zijn grondtoestand en met een neutrale lading te veroorzaken; dat wil zeggen, de ionisatie-energie.

Opgemerkt moet worden dat wanneer wordt gesproken van ionisatiepotentieel, een term die in onbruik is geraakt wordt gebruikt. Dit komt omdat eerder de bepaling van deze eigenschap was gebaseerd op het gebruik van een elektrostatisch potentieel voor het gewenste monster.

Door gebruik te maken van dit elektrostatisch potentieel gebeurden er twee dingen: de ionisatie van de chemische soort en de versnelling van het proces van onthechting van het elektron dat men wilde verwijderen.

Dus wanneer we beginnen met het gebruik van spectroscopische technieken voor de bepaling ervan, is de term "ionisatiepotentieel" vervangen door "ionisatie-energie".

Het is ook bekend dat de chemische eigenschappen van atomen worden bepaald door de configuratie van de elektronen die aanwezig zijn op het meest externe energieniveau in deze atomen. Dus, de ionisatie-energie van deze soorten is direct gerelateerd aan de stabiliteit van hun valentie-elektronen.

Methoden om de ionisatie-energie te bepalen

Zoals eerder vermeld, worden de methoden om de ionisatie-energie te bepalen voornamelijk gegeven door foto-emissieprocessen, die gebaseerd zijn op de bepaling van de energie die wordt geëmitteerd door de elektronen als gevolg van de toepassing van het foto-elektrische effect.

Hoewel men zou kunnen zeggen dat atomaire spectroscopie de meest directe methode is voor de bepaling van de ionisatie-energie van een monster, hebben we ook foto-elektron spectroscopie, waarin de energieën waarmee de elektronen aan de atomen zijn gekoppeld worden gemeten..

In deze zin is ultraviolette foto-elektronspectroscopie (ook bekend als UPS voor zijn acroniem in het Engels) een techniek die de excitatie van atomen of moleculen gebruikt door ultraviolette straling toe te passen.

Dit wordt gedaan om de energietransities van de meest externe elektronen in de bestudeerde chemische soorten en de kenmerken van de banden die zich vormen te analyseren.

Röntgenfoto-elektronspectroscopie en extreme ultraviolette straling zijn ook bekend, die hetzelfde hierboven beschreven principe gebruiken met verschillen in het type straling dat op het monster valt, de snelheid waarmee de elektronen worden uitgedreven en de resolutie verkregen.

Eerste ionisatie-energie

In het geval van atomen die meer dan één elektron op hun uiterste niveau hebben - dat wil zeggen de zogenaamde polyelektronische atomen - wordt de waarde van de energie die nodig is om het eerste elektron van het atoom dat zich in de grondtoestand bevindt, gegeven door de volgende vergelijking:

Energie + A (g) → A⁺(g) + e^-

"A" symboliseert een atoom van een willekeurig element en het onthechte elektron wordt weergegeven als "e"^-". Dit resulteert in de eerste ionisatie-energie, aangeduid als "I₁".

Zoals je kunt zien, vindt er een endotherme reactie plaats, omdat het atoom wordt voorzien van energie om een ​​elektron te verkrijgen dat is toegevoegd aan het kation van dat element.

Evenzo neemt de waarde van de eerste ionisatie-energie van de elementen die aanwezig zijn in dezelfde periode evenredig toe met de toename van hun atoomnummer.

Dit betekent dat het van rechts naar links afneemt in een periode, en van boven naar beneden in dezelfde groep van het periodiek systeem.

In deze zin hebben de edelgassen een hoge magnitude in hun ionisatie-energieën, terwijl de elementen die tot de alkalische en aardalkalimetalen behoren lage waarden van deze energie hebben.

Tweede ionisatie-energie

Op dezelfde manier, door een tweede elektron uit hetzelfde atoom te trekken, wordt de tweede ionisatie-energie verkregen, gesymboliseerd als "I₂".

Energie + A⁺(g) → A²⁺(g) + e^-

Hetzelfde schema wordt gevolgd voor de andere ionisatie-energieën bij het starten van de volgende elektronen, wetende dat, gevolgd door het losraken van het elektron van een atoom in de grondtoestand, het afstotende effect tussen de overblijvende elektronen afneemt.

Omdat de eigenschap 'nucleaire lading' constant blijft, is er meer energie nodig om een ​​ander elektron van de ionensoort te starten dat de positieve lading heeft. Dus de ionisatie-energieën nemen toe, zoals hieronder te zien:

ik₁ < I₂ < I₃ <… < I_n

Ten slotte worden, naast het effect van de nucleaire lading, de ionisatie-energieën beïnvloed door de elektronische configuratie (aantal elektronen in de valentieschil, type bezet gebied, enz.) En de effectieve nucleaire lading van het elektron dat moet worden afgeworpen..

Vanwege dit fenomeen hebben de meeste moleculen van organische aard hoge waarden van ionisatie-energie.

referenties

1. Chang, R. (2007). Chemie, negende editie. Mexico: McGraw-Hill.
2. Wikipedia. (N.D.). Ionisatie Energie. Opgehaald van en.wikipedia.org
3. Hyperphysics. (N.D.). Ionisatie Energieën. Teruggeplaatst van hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. Field, F.H. en Franklin, J.L. (2013). Electron Impact-fenomenen: en de eigenschappen van gasvormige ionen. Opgehaald uit books.google.co.ve
5. Carey, F. A. (2012). Geavanceerde organische chemie: deel A: structuur en mechanismen. Opgehaald uit books.google.co.ve