Atomu jonizācijas enerģija

Jonizācijas enerģija ir atoma galvenā īpašība. Tas nosaka ķīmisko saišu raksturu un stiprumu, kas var veidot atomu. Vielas reducējošās īpašības (vienkāršas) arī ir atkarīgas no šīs īpašības.

Termins "jonizācijas enerģija" dažreiz tiek aizstāts ar terminu "pirmais jonizācijas potenciāls" (I1), kas ar to nozīmē mazāko enerģiju, kas elektronam nepieciešams, lai izvairītos no brīvā atoma, kad tas atrodas enerģijas stāvoklī, kas tiek saukts par zemāku.

Jo īpaši ūdeņraža atomelei tiek dēvēta tā sauktā enerģija, lai atdalītu elektronu no protona. Atomiem ar vairākiem elektroniem ir otrais, trešais uc jēdziens. Jonizācijas potenciāls.

Ūdeņraža atoma jonizācijas enerģija ir summa, viena sastāvdaļa ir elektrona enerģija, bet otra - sistēmas potenciālā enerģija .

Ķīmijā ūdeņraža atomu enerģija tiek apzīmēta ar simbolu "Ea", un sistēmas potenciālās enerģijas un elektronu enerģijas summu var izteikt ar formulu: Ea = E + T = -Ze / 2.R.

Šis izteiksts parāda, ka sistēmas stabilitāte ir tieši saistīta ar kodola uzlādi un attālumu starp to un elektronu. Jo mazāks šis attālums, jo spēcīgāks ir kodola saturs, jo vairāk piesaistīti tie ir, jo stabilāka un stabila sistēma, jo vairāk enerģijas ir jāiztērē, lai pārtrauktu šo savienojumu.

Ir acīmredzams, ka sistēmu stabilitāti var salīdzināt atkarībā no tā enerģijas līmeņa, kas patērēts, lai iznīcinātu saiti: jo vairāk enerģijas, jo stabilāka sistēma.

Eksperimentāli tika aprēķināta atoma jonizācijas enerģija - (spēks, kas nepieciešams obligāciju iznīcināšanai ūdeņraža atoms). Šobrīd tā vērtība ir precīzi zināma: 13,6 eV (elektronu volti). Vēlāk zinātnieki, pateicoties virknei eksperimentu, spēja aprēķināt enerģiju, kas nepieciešama atomu un elektronu saišu iznīcināšanai sistēmās, kuras sastāv no viena elektrona un kodola, kas divreiz pārsniedz ūdeņraža atomu. Eksperimentāli tika konstatēts, ka šajā gadījumā ir nepieciešami 54,4 eV.

Pazīstamie elektrostatikas likumi norāda, ka jonizācijas enerģija, kas nepieciešama, lai izjauktu savienojumu starp pretējām maksām (Z un e), ar nosacījumu, ka tie atrodas attālumā R, fiksē (nosaka) ar šādu vienādojumu: T = Ze / R

Šāda enerģija ir proporcionāla maksu lielumam un attiecīgi ir apgriezti saistīta ar attālumu. Tas ir diezgan dabiski: jo augstāks ir maksa, jo spēcīgāki spēki savieno tos, jo spēcīgāk ir jāpieliek pūles, lai nošķirtu saiti starp tām. Tas pats attiecas uz attālumu: jo mazāks tas ir, jo jo spēcīgāka ir jonizācijas enerģija, jo vairāk savienojumu pārtraukšanai būs jāpiemēro dakšām.

Šī argumentācija izskaidro, kāpēc atomu sistēma ar spēcīgu kodolenerģijas lādiņu ir daudz stabila un elektroenerģijai ir nepieciešams vairāk enerģijas.

Nekavējoties rodas jautājums: "Ja kodolenerģijas lādiņš ir tikai divreiz spēcīgāks, kāpēc elektroenerģijas atdalīšanai nepieciešamā jonizācijas enerģija nav palielināta par diviem, bet četrreiz lielāks?" Kāpēc tas ir vienāds ar kvadrātā ņemto dubulto lādiņu (54,4 / 13,6 = 4 )? "

Šī pretruna ir izskaidrojama pavisam vienkārši. Ja maksa Z un e sistēmā ir samērā abpusējā nemobilitātes stāvoklī, tad enerģija (T) ir proporcionāla maksai Z, un tā proporcionāli palielinās.

Bet sistēmā, kur elektronu ar uzlādē e padara galveno apgriezienu ar uzlādes Z un Z pastiprina, rotācijas rādiuss R proporcionāli samazinās: elektronu pievilina kodols ar lielāku spēku.

Secinājums ir acīmredzams. Jonizācijas enerģiju ietekmē kodola uzlāde, attālums (rādiusā) no kodola līdz ārējā elektrona lādēšanas blīvuma augstākajam punktam; Atgrūšanas spēks starp ārējiem elektroniem un elektrona caurlaidības spējas mērījums.