Připravuji se na závěrečnou zkoušku a jsem z ionizační energie velmi zmatený. Příklad otázky by byl:
Mezi druhy $ \ ce {Ne, Na +, Mg ^ 2 + , Ar, K +, $ \ & $ ~ Ca ^ 2 +} $ , který z nich má nejvyšší ionizační energii?
Myslel jsem, že ionizační energie se v období periodicky zvyšuje zleva doprava a ze skupiny dolů v periodické tabulce, takže jsem si myslel, že $ \ ce {Ne} $ by byl ten s nejvyšší ionizační energií. Správná odpověď je však $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ . Předpokládám, že to má něco společného s elektrony, ale nevím co.
Komentáře
- Vezměte neutrální atom. Odstraňte jeden elektron. To zabralo nějakou energii. Nyní odeberte druhý elektron. Vyžaduje to více energie nebo méně energie než k odstranění prvního elektronu?
- Ty nejsou ' t sloučeniny.
Odpověď
Stejně jako většina chemických hlavolamů je třeba problém zjednodušit pomocí znalostí chemie.
Nejprve existují dvě elektronové konfigurace. $ \ ce {Ne, Na +} $ a $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ všechny mají konfiguraci $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6} $ . $ \ ce {Ar, K +} $ a $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ všechny mají konfiguraci $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6} $ .
Pro $ \ ce {Ne, Na +} $ a $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Mg} $ má nejvyšší atomové číslo, takže z těchto tří by bylo nejobtížnější ionizovat $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ .
Pro $ \ ce {Ar, K +} $ a $ \ ce { Ca ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Ca} $ má nejvyšší atomové číslo, takže z těchto tří by bylo nejtěžší ionize $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ .
Nyní je jen nutné porovnat ionizaci $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ do $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ . Protože orbitály $ 2p $ jsou blíže jádru než orbitály $ 3p $ , bude to těžší ionizovat $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ než $ \ ce {Ca ^ {2+}} $ .
Odpověď
Axiom 1: Ionizační energie se zvyšuje zleva doprava období.
Axiom 2: Ionizační energie klesá seshora dolů ve skupině.
Oba jsou často nebo většinou opravit. Je jich však více. Nezapomeňte, že elektron , který extrahujete, nese záporný náboj ( $ \ ce {e -} $ ). Takže:
Axiom 3: Ionizační energie se dramaticky zvyšuje pro každý zavedený kladný náboj.
A také, abych uvedl koncept jádra versus valenční elektrony:
Axiom 4: První ionizační energie jádrového elektronu bude dramaticky více než valenční elektron.
Ve vašem případě máte k porovnání šest atomů, které všechny mají pouze jádrové elektrony ( pokud spočítáte plně obydlenou skořápku vzácných plynů jako jádrové elektrony, což není přesně správné, ale dostatečně blízko). Proto nemusíme uvažovat o axiomu 4. Axiom 3 nám říká, že $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ a $ \ ce {Ca ^ 2 +} $ jsou jediní soutěžící o maximální ionizační energii, protože oba mají nejvyšší náboj. A porovnáme-li dva podle axiomu 2, dostaneme se k $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ s nejvyšší ionizační energií z těchto atomů.