Potentielle Ionisierungsenergie, Methoden zu ihrer Bestimmung

Die Ionisationsenergie es bezieht sich auf die minimale Energiemenge, normalerweise ausgedrückt in Kilojoule pro Mol (kJ / mol), die erforderlich ist, um die Ablösung eines Elektrons zu bewirken, das sich in einem gasförmigen Atom befindet, das sich in seinem Grundzustand befindet.

Der gasförmige Zustand bezieht sich auf den Zustand, in dem er frei von dem Einfluss ist, den andere Atome auf sich ausüben können, so wie jede intermolekulare Wechselwirkung verworfen wird. Die Größe der Ionisationsenergie ist ein Parameter zur Beschreibung der Kraft, mit der ein Elektron an das Atom, von dem es ein Teil ist, gebunden ist.

Mit anderen Worten, je größer die Menge an benötigter Ionisationsenergie ist, desto komplizierter wird die Ablösung des betreffenden Elektrons sein.

Index

• 1 Ionisierungspotential
• 2 Methoden zur Bestimmung der Ionisationsenergie
• 3 Erste Ionisierungsenergie
• 4 zweite Ionisierungsenergie
• 5 Referenzen

Ionisierungspotential

Das Ionisierungspotential eines Atoms oder Moleküls ist definiert als die minimale Menge an Energie, die aufgebracht werden muß, um die Ablösung eines Elektrons von der äußersten Schicht des Atoms in seinem Grundzustand und mit einer neutralen Ladung zu bewirken; das ist die Ionisationsenergie.

Es sollte angemerkt werden, dass, wenn von Ionisierungspotential gesprochen wird, 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.

Unter Verwendung dieses elektrostatischen Potentials traten zwei Dinge auf: die Ionisierung der chemischen Spezies und die Beschleunigung des Prozesses der Ablösung des Elektrons, das entfernt werden sollte.

Daher wurde der Begriff "Ionisierungspotential" zu Beginn der Verwendung spektroskopischer Techniken durch "Ionisierungsenergie" ersetzt.

Es ist auch bekannt, dass die chemischen Eigenschaften von Atomen durch die Konfiguration der Elektronen bestimmt werden, die in den äußersten Energieniveaus in diesen Atomen vorhanden sind. Die Ionisationsenergie dieser Spezies hängt dann direkt mit der Stabilität ihrer Valenzelektronen zusammen.

Methoden zur Bestimmung der Ionisationsenergie

Wie bereits erwähnt, sind die Methoden zur Bestimmung der Ionisationsenergie hauptsächlich durch Photoemissionsprozesse gegeben, die auf der Bestimmung der von den Elektronen emittierten Energie als Folge der Anwendung des photoelektrischen Effekts beruhen.

Obwohl man sagen kann, dass die Atomspektroskopie die unmittelbarste Methode zur Bestimmung der Ionisationsenergie einer Probe ist, haben wir auch eine photoelektronische Spektroskopie, bei der die Energien gemessen werden, mit denen die Elektronen an die Atome gebunden sind.

In diesem Sinne ist die Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie (im Englischen auch als UPS für ihr Akronym bekannt) eine Technik, die die Anregung von Atomen oder Molekülen durch die Anwendung von ultravioletter Strahlung verwendet.

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

Es sind auch Röntgenphotoelektronenspektroskopie und extreme Ultraviolettstrahlung bekannt, die das gleiche oben beschriebene Prinzip mit Unterschieden in der Strahlungsart, die auf die Probe auftrifft, der Geschwindigkeit, mit der die Elektronen ausgestoßen werden, und der Auflösung verwenden erhalten.

Erste Ionisierungsenergie

Im Fall von Atomen, die mehr als ein Elektron auf ihrer äußersten Ebene haben - das heißt, die sogenannten polyelektronischen Atome - ist der Wert der Energie, die benötigt wird, um das erste Elektron des Atoms zu starten, das sich in seinem Grundzustand befindet, gegeben durch folgende Gleichung:

Energie + A (g) → A⁺(g) + e^-

"A" symbolisiert ein Atom eines beliebigen Elements und das abgelöste Elektron wird als "e" dargestellt^-" Dies führt zu der ersten Ionisierungsenergie, die als "I" bezeichnet wird₁”.

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

Ebenso steigt der Wert der ersten Ionisierungsenergie der in der gleichen Periode 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 haben die Edelgase große Beträge in ihren Ionisationsenergien, während die Elemente, die zu den Alkali- und Erdalkalimetallen gehören, niedrige Werte dieser Energie haben.

Zweite Ionisierungsenergie

In der gleichen Weise wird durch Zerreißen eines zweiten Elektrons von demselben Atom die zweite Ionisationsenergie erhalten, symbolisiert als "I₂”.

Energie + A⁺(g) → A²⁺(g) + e^-

Das gleiche Schema wird für die anderen Ionisierungsenergien beim Start der folgenden Elektronen befolgt, wobei bekannt ist, dass nach der Ablösung des Elektrons von einem Atom in seinem Grundzustand der Abstoßungseffekt zwischen den verbleibenden Elektronen abnimmt.

Da die als "Kernladung" bezeichnete Eigenschaft konstant bleibt, ist eine größere Energiemenge erforderlich, um ein anderes Elektron der Ionenspezies mit der positiven Ladung zu starten. So steigen die Ionisationsenergien wie folgt:

Ich₁ <Ich₂ <Ich₃ <... <ich_n

Schließlich werden die Ionisierungsenergien neben der Wirkung der Kernladung durch die elektronische Konfiguration (Anzahl der Elektronen in der Valenzschale, Art des Orbitals besetzt usw.) und die effektive Kernladung des abzutrennenden Elektrons beeinflusst.

Aufgrund dieses Phänomens weisen die meisten organischen Moleküle hohe Werte der Ionisierungsenergie auf.

Referenzen

1. Chang, R. (2007). Chemie, Neunte Ausgabe. Mexiko: McGraw-Hill.
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3. Hyperphysik. (s.). Ionisationsenergien. Von hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. Field, F. H. und Franklin, J. L. (2013). Elektronenstoßphänomene: Und die Eigenschaften von Gasionen. Wiederhergestellt von books.google.co.ve
5. Carey, F. A. (2012). Fortgeschrittene Organische Chemie: Teil A: Struktur und Mechanismen. Von books.google.co.ve abgerufen