Energia jonizacji, potencjał jonizacyjny atomu lub cząsteczki – minimalna energia, którą należy dostarczyć, aby oderwać elektron od atomu danego pierwiastka lub cząsteczki[1]. Przy jonizacji atomu znajdującego się w stanie podstawowym używa się określenia „pierwszy potencjał jonizacyjny”; przy odrywaniu kolejnych elektronów mówi się o drugim, trzecim, n-tym potencjale jonizacyjnym, określając w ten sposób energię potrzebną do oderwania n-tego elektronu po wcześniejszym oderwaniu n−1 elektronów.

Energie jonizacji obojętnych atomów poszczególnych pierwiastków

Kolejne potencjały jonizacyjne (szczególnie pierwszy) są wielkościami charakterystycznymi dla atomów i cząsteczek i decydują o ich własnościach fizycznych i chemicznych, dlatego podawane są w tabelach właściwości pierwiastków. Potencjał jonizacyjny podaje się w jednostkach energii na atom (elektronowolt na atom) lub na mol atomów (kilodżul/mol).

Związek z położeniem w układzie okresowym edytuj

Energia jonizacji obojętnych atomów zależy od liczby atomowej i waha się w granicach od kilku do dwudziestu kilku eV. Jest ona równa energii wiązania najsłabiej związanego elektronu walencyjnego. Największą energię jonizacji mają atomy gazów szlachetnych, co jest związane z faktem, że pierwiastki te mają zapełnione powłoki walencyjne. Najmniejszą energię jonizacji mają pierwiastki z pierwszej grupy układu okresowego posiadające na powłoce walencyjnej jeden elektron.

Proces jonizacji opisuje równanie:

 

W miarę usuwania kolejnych elektronów atomu energia jonizacji powstałego kationu rośnie, przy czym największa energia jonizacji związana jest z oderwaniem elektronu z powłoki wewnętrznej. W układzie okresowym pierwiastków obserwuje się wzrost energii jonizacji w okresie z lewej na prawo i spadek w grupie z góry na dół.

Niektórzy naukowcy mówiąc o energii jonizacji odnoszą się do określonego stanu elektronowego (odpowiadającego wybiciu elektronu z określonego orbitalu atomowego) a czasem rozpatrują energię jonizacji cząsteczek (por. twierdzenie Koopmansa).

Energię jonizacji definiuje i wiąże z entalpią zależność:

 

gdzie:

 temperatura,
  – energia jonizacji,
 stała gazowa,
  – entalpia jonizacji.

Energie jonizacji atomów edytuj

Potencjał jonizacji w [kJ/mol]
Pierwiastek Pierwszy Drugi Trzeci Czwarty Piąty Szósty Siódmy
Na 496 4560
Mg 738 1450 7730
Al 577 1816 2744 11600
Si 786 1577 3228 4354 16100
P 1060 1890 2905 4950 6270 21200
S 999 2260 3375 4565 6950 8490 11000
Cl 1256 2295 3850 5160 6560 9360 11000
Ar 1520 2665 3945 5770 7230 8780 12000

Zobacz też edytuj

Przypisy edytuj

  1. Energia jonizacji, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2021-07-23].