Chemia/Energia jonizacji

Jonizacja jest to przejście atomu w jon (atom, który ma więcej, lub mniej elektronów niż atom niezjonizowany, czyli posiada ładunek) na skutek utraty lub zysku elektronu.

Jony dodatnie to kationy, a ujemne to aniony.

• Elektrododatniość jest to zdolność atomu do oddawania elektronu i tworzenia jonów dodatnich. Elektrododatniość jest cechą metali.

Wraz ze wzrostem masy atomowej:

W grupie elektrododatniość rośnie (to znaczy pierwiastek leżący niżej w układzie okresowym jest bardziej elektrododatni). Wynika to ze wzoru ${\displaystyle F=q^{2}/r^{2}}$ (gdzie F to siła, q – ładunek, a r odległość elektronu od jądra atomowego), gdyż im elektron jest dalej od jądra, tym mniejsze jest przyciąganie elektrostatyczne i łatwiej jest go wybić.

W okresie elektrododatniość maleje (to znaczy pierwiastek leżący bardziej po lewej stronie w układzie okresowym jest bardziej elektrododatni). Jest tak, ponieważ im większe jest jądro, tym większy jest jego ładunek i silniejsze przyciąganie elektronów, przez co jest je trudniej wybić (i łatwiej przyłączyć nowe), aby otrzymać konfigurację elektronową najbliższego helowca (zgodnie z regułą oktetu).

Wynika stąd, że najbardziej elektrododatni jest frans, a najmniej fluor.

• Elektroujemność jest to zdolność atomu do pobierania elektronu i tworzenia jonów ujemnych. Elektroujemność jest cechą niemetali.

Ponieważ elektroujemność jest przeciwieństwem elektrododatniości, to: Wraz ze wzrostem masy atomowej w grupie elektroujemność maleje, a w okresie elektroujemność rośnie.

Wynika stąd, że najbardziej elektroujemny jest Fluor, a najmniej Frans.

Energia jonizacji E_j jest to energia potrzebna do oderwania elektronu od atomu.

Atom + Energia jonizacji -> kation + elektron (ē)

Pierwsza energia jonizacji E_1j jest to energia potrzebna do oderwania od atomu pierwszego elektronu walencyjnego (gdy atom ma jeden elektron walencyjny mówimy po prostu o energii jonizacji). Druga energia jonizacji E_2j jest to energia potrzebna do oderwania od atomu drugiego elektronu walencyjnego. Analogicznie trzecia, czwarta... energia jonizacji E_n [ gdzie n Є N⁺ ]

Przykładowo E_j sodu wynosi 496 kJ/mol to wtedy dla jednego mola zachodzi równanie: Na + 496kJ -> Na⁺ + ē

Ale dla magnezu: Mg + E_1j -> Mg⁺ + ē₁

Mg⁺ + E_2j -> Mg²⁺ + ē₂

Wraz ze wzrostem masy atomowej:

• w grupie energia jonizacji maleje (bo coraz łatwiej oderwać elektron zgodnie ze wspomnianym wcześniej wzorem F=q²/r², ponieważ jest coraz dalej od jądra);
• w okresie energia jonizacji rośnie (bo jest coraz większy ładunek jądra);

Ale istnieją od tego odstępstwa. Na przykład w trzecim okresie kolejne pierwiastki mają energie jonizacji:

Fosfor ma większą energię jonizacji niż siarka.

Magnez ma większą energię jonizacji (pierwszą) niż glin. Wynika to z konfiguracji elektronowych tych pierwiastków.

12Mg [Ne] 3s²

12Al [Ne] 3s²3p¹

Elektron niesparowany (glin) łatwiej oderwać niż elektron sparowany (magnez).

Największą energię jonizacji mają gazy szlachetne np. He (2373), Ne (2080), Ar (1521)...

Wnioski wynikające z wykresu:

1. największą energię jonizacji posiadają helowce (patrz wyżej)
2. najmniejszą energię jonizacji posiadają litowce

Powinowactwo elektronowe jest to energia, która się wydziela w procesie przyjmowania elektronów przez atom.

Atom + elektron (ē) -> anion + powinowactwo elektronowe