Jeg forbereder meg til avsluttende eksamen, og jeg er veldig forvirret om ioniseringsenergi. Et eksempel på spørsmål kan være:
Mellom arten $ \ ce {Ne, Na +, Mg ^ 2 + , Ar, K +, $ \ & $ ~ Ca ^ 2 +} $ , hvilken har den høyeste ioniseringsenergien?
Jeg trodde at ioniseringsenergien økte fra venstre til høyre i en periode og fra ned til opp i en gruppe i det periodiske systemet, så jeg tenkte at $ \ ce {Ne} $ ville være den med høyest ioniseringsenergi. Men det riktige svaret er $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ . Jeg antar at dette har noe med elektronene å gjøre, men jeg vet ikke hva.
Kommentarer
- Ta et nøytralt atom. Fjern en elektron. Det tok litt energi. Fjern nå et andre elektron. Tar det mer energi, eller mindre energi enn å fjerne det første elektronet?
- Disse er ikke ' t forbindelser.
Svar
Som de fleste kjemiske problemer, trenger du å forenkle problemet ved hjelp av kunnskap om kjemi.
Først er det to elektronkonfigurasjoner. $ \ ce {Ne, Na +} $ og $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ har alle konfigurasjonen $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6} $ . $ \ ce {Ar, K +} $ og $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ har alle konfigurasjonen $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6} $ .
For $ \ ce {Ne, Na +} $ og $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Mg} $ har det høyeste atomnummeret av disse tre, det ville være vanskeligst å ionisere $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ .
For $ \ ce {Ar, K +} $ og $ \ ce { Ca ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Ca} $ har det høyeste atomnummeret, så av disse tre ville det være vanskeligst å ioniser $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ .
Nå er det bare nødvendig å sammenligne ioniseringen av $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ til $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ . Siden $ 2p $ orbitaler er nærmere kjernen enn $ 3p $ orbitaler, vil det være vanskeligere å ionisere $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ enn $ \ ce {Ca ^ {2+}} $ .
Svar
Aksiom 1: Ioniseringsenergi øker fra venstre til høyre langs en periode.
Axiom 2: Ioniseringsenergi avtar fra topp til bunn langs en gruppe.
Begge disse er ofte eller stort sett riktig. Det er imidlertid mer. Husk at elektronen du trekker ut har en negativ ladning ( $ \ ce {e -} $ ). Så:
Axiom 3: Ioniseringsenergi øker dramatisk for hver positiv ladning som innføres.
Og også for å angi begrepet kjerne versus valenselektroner:
Aksiom 4: Den første ioniseringsenergien til et kjerneelektron vil være dramatisk mer enn et valenselektron.
I ditt tilfelle har du seks atomer å sammenligne hvilke alle som bare har kjerneelektroner ( hvis du teller det fullbefolket skallet av edelgassene som kjerneelektroner som ikke er strengt korrekt, men nær nok). Dermed trenger vi ikke vurdere aksiom 4. Axiom 3 forteller oss at $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ og $ \ ce {Ca ^ 2 +} $ er de eneste deltakerne for maksimal ioniseringsenergi siden de begge har den høyeste ladningen. Og når vi sammenligner de to i henhold til aksiom 2, kommer vi til $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ med den høyeste ioniseringsenergien til disse atomene.