Atomo jonizacinė energija

Jonizacinė energija yra pagrindinė atomo charakteristika. Tai lemia cheminių jungčių, galinčių sudaryti atomą, prigimtį ir stiprumą. Medžiagos redukcinės savybės (paprastos) taip pat priklauso nuo šios charakteristikos.

Terminas "jonizacinė energija" kartais pakeičiaterminas "pirmasis jonizacinis potencialas" (I1), taigi tai reiškia mažiausią energiją, reikalingą elektronui atsitraukti nuo laisvo atomo, kai jis yra energijos būklėje, vadinamo mažesne.

Visų pirma, vandenilio atomai tai vadinamaenergija, reikalinga elektronui išjungti iš protono. Daugeliui elektronų turinčių atomų sąvoka yra antroji, trečioji ir tt jonizaciniai potencialai.

Vandenilio atomo jonizacinė energija yra suma, kurios vienas komponentas yra elektrono energija, o kita - potenciali sistemos energija.

Chemijoje vandenilio atomo energija žymima simboliu "Ea", o sistemos potencialios energijos ir elektronų energijos sumą galima išreikšti pagal formulę: Ea = E + T = -Z.e / 2R.

Iš šios išraiškos matyti, kad stabilumassistema yra tiesiogiai susijusi su branduolio krūva ir atstumu tarp jo ir elektrono. Kuo mažesnis šis atstumas, tuo stipresnis branduolio uždegimas, tuo patraukliau jis yra, tuo stabilesnė ir stabilesnė sistema, tuo daugiau energijos reikia išleisti nutraukti šį ryšį.

Akivaizdu, kad, kalbant apie energijos suvartojimą nutraukiant ryšį, galima palyginti sistemų stabilumą: kuo daugiau energijos, tuo stabilesnė sistema.

Atomo jonizacinė energija (jėga, kuribūtinas obligacijų sunaikinimui vandenilio atomą) buvo apskaičiuotas eksperimentu. Šiandien jos vertė žinoma tiksliai: 13,6 eV (elektronų voltai). Vėliau mokslininkai, taip pat ir eksperimentų pagalba, galėjo apskaičiuoti energiją, reikalingą atomų ir elektronų ryšiui sunaikinti sistemose, sudarytose iš vieno elektrono ir branduolio, kurio krūvis du kartus viršijo vandenilio atomą. Eksperimentu buvo nustatyta, kad šiuo atveju reikalaujama 54,4 eV.

Tai pasakoja žinomi elektrostatikos įstatymaijonizacinė energija, būtina nutraukti ryšį tarp priešingų įkrovų (Z ir e) su sąlyga, kad jie yra nutolę R, fiksuojama (nustatoma) pagal šią lygtį: T = Z.e / R.

Tokia energija yra proporcinga mokesčių dydžiui ir,atitinkamai yra atvirkščiai susijęs su atstumu. Tai gana natūralu: kuo griežtesni mokesčiai, tuo stipresnė jėgas jungiančios jėgos, tuo didesnės pastangos reikalingos norint suskaidyti ryšį tarp jų. Tas pats pasakytina ir apie atstumą: kuo mažesnis, tuo stipresnis jonizacijos energijos kiekis, tuo daugiau šakų reikės sujungti.

Šis argumentas paaiškina, kodėl atomų su stipriu branduoliniu įkrova sistema yra stabilesnė ir reikalinga daugiau energijos, norint išskaidyti elektroną.

Iš karto kyla klausimas: "Jei branduolio mokestis yra tik du kartus pat stipri, kodėl jonizacijos energija, reikalinga pašalinti elektroną, nepadidėja dviem ir keturis kartus? Kodėl jis yra lygus dvigubam mokestį, imtis aikštėje (54,4 / 13,6 = 4)?".

Šis prieštaravimas aiškinamas gana paprasta. Jei sistemoje esantys mokesčiai Z ir e santykinai yra abipusio nemobilumo būdo, energija (T) yra proporcinga įkrovai Z, ir jie proporcingai didėja.

Tačiau sistemoje, kurioje elektronas su įkrova e pagamina bazines sūkių vertes su įkrova Z, o Z stiprėja, sukimosi R spindulys proporcingai mažėja: elektronas traukia branduolį su didesniu jėga.

Išvada yra akivaizdi. Jonizacijos energija veikia pagal branduolį, atstumą (spindulys) nuo branduolio iki didžiausio išorinio elektrono įkrovos tankio taško; atatrankos jėgos tarp išorinių elektronų ir elektrono įsiskverbiančios galios matavimo.