Jeg forbereder mig til min afsluttende eksamen, og jeg er meget forvirret over ioniseringsenergi. Et eksempel på et spørgsmål ville være:
Mellem arten $ \ ce {Ne, Na +, Mg ^ 2 + , Ar, K +, $ \ & $ ~ Ca ^ 2 +} $ , hvilken har den højeste ioniseringsenergi?
Jeg troede, at ioniseringsenergi steg fra venstre mod højre i en periode og fra ned til op i en gruppe i det periodiske system, så jeg troede, at $ \ ce {Ne} $ ville være den med den højeste ioniseringsenergi. Men det rigtige svar er $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ . Jeg antager, at dette har noget at gøre med elektronerne, men jeg ved ikke hvad.
Kommentarer
- Tag et neutralt atom. Fjern et elektron. Det tog noget energi. Fjern nu en anden elektron. Tager det mere energi eller mindre energi end at fjerne den første elektron?
- Disse er ' t forbindelser.
Svar
Som de fleste kemiske problemer er du nødt til at forenkle problemet ved hjælp af en vis viden om kemi.
Først er der to elektronkonfigurationer. $ \ ce {Ne, Na +} $ og $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ har alle konfigurationen $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6} $ . $ \ ce {Ar, K +} $ og $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ har alle konfigurationen $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6} $ .
For $ \ ce {Ne, Na +} $ og $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Mg} $ har det højeste atomnummer så af disse tre, det ville være sværest at ionisere $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ .
For $ \ ce {Ar, K +} $ og $ \ ce { Ca ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Ca} $ har det højeste atomnummer, så af disse tre ville det være sværest at ioniser $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ .
Nu er det bare nødvendigt at sammenligne ioniseringen af $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ til $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ . Da $ 2p $ orbitaler er tættere på kernen end $ 3p $ orbitaler, bliver det sværere at ionisere $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ end $ \ ce {Ca ^ {2+}} $ .
Svar
Axiom 1: Ioniseringsenergi stiger fra venstre til højre langs en periode.
Axiom 2: Ioniseringsenergi falder fra top til bund langs en gruppe.
Begge disse er ofte eller for det meste korrekt. Der er dog mere. Husk, at den elektron , du udtrækker, bærer en negativ ladning ( $ \ ce {e -} $ ). Så:
Axiom 3: Ioniseringsenergi stiger dramatisk for hver introduceret positiv ladning.
Og også for at angive begrebet kerne versus valenselektroner:
Axiom 4: Den første ioniseringsenergi af en kerneelektron vil være dramatisk mere end en valenselektron.
I dit tilfælde har du seks atomer til at sammenligne, hvilke alle kun har kerneelektroner ( hvis du tæller ædelgassernes fuldbefolkede skal som kernelektroner, hvilket ikke er strengt korrekt, men tæt nok). Derfor behøver vi ikke overveje aksiom 4. Axiom 3 fortæller os, at $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ og $ \ ce {Ca ^ 2 +} $ er de eneste deltagere, der har maksimal ioniseringsenergi, da de begge har den højeste ladning. Og når vi sammenligner de to ifølge aksiom 2, når vi frem til $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ med den højeste ioniseringsenergi af disse atomer.