Przygotowuję się do egzaminu końcowego i jestem bardzo zdezorientowany co do energii jonizacji. Przykładowe pytanie to:
Między gatunkami $ \ ce {Ne, Na +, Mg ^ 2 + , Ar, K +, $ \ & $ ~ Ca ^ 2 +} $ , który z nich ma największą energię jonizacji?
Myślałem, że energia jonizacji wzrosła od lewej do prawej w okresie i od dołu do góry w grupie układu okresowego, więc pomyślałem, że $ \ ce {Ne} $ byłby tym z najwyższą energią jonizacji. Ale prawidłowa odpowiedź to $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ . Zakładam, że ma to coś wspólnego z elektronami, ale nie wiem co.
Komentarze
- Weź neutralny atom. Usuń jeden elektron. To wymagało trochę energii. Teraz usuń drugi elektron. Czy to wymaga więcej energii, czy mniej energii niż usunięcie pierwszego elektronu?
- To nie ' t związki.
Odpowiedź
Podobnie jak w przypadku większości zagadek chemicznych, musisz uprościć problem, korzystając z pewnej wiedzy chemicznej.
Najpierw są dwie konfiguracje elektronów. $ \ ce {Ne, Na +} $ i $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ wszystkie mają konfigurację $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6} $ . $ \ ce {Ar, K +} $ i $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ mają konfigurację $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6} $ .
Dla $ \ ce {Ne, Na +} $ i $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Mg} $ ma najwyższą liczbę atomową, więc z tych trzech najtrudniej byłoby zjonizować $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ .
Dla $ \ ce {Ar, K +} $ i $ \ ce { Ca ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Ca} $ ma najwyższą liczbę atomową, więc z tych trzech najtrudniej byłoby ionize $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ .
Teraz wystarczy porównać jonizację $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ to $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ . Ponieważ orbitale $ 2p $ są bliżej jądra niż orbitale $ 3p $ , będzie trudniej jonizować $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ niż $ \ ce {Ca ^ {2+}} $ .
Odpowiedź
Aksjomat 1: Energia jonizacji rośnie od lewej do prawej wzdłuż okres.
Aksjomat 2: Energia jonizacji spada od góry do dołu wzdłuż grupy.
Oba są często lub w większości poprawny. Jest jednak więcej. Pamiętaj, że elektron , który wyodrębniasz, ma ładunek ujemny ( $ \ ce {e -} $ ). A więc:
Aksjomat 3: Energia jonizacji wzrasta dramatycznie z każdym wprowadzonym ładunkiem dodatnim.
A także, aby sformułować koncepcję jądra w porównaniu z elektronami walencyjnymi:
Aksjomat 4: Pierwsza energia jonizacji elektronu w rdzeniu będzie znacznie większa niż elektron walencyjny.
W twoim przypadku masz sześć atomów do porównania, z których wszystkie mają tylko elektrony w rdzeniu ( jeśli policzysz w pełni zaludnioną powłokę gazów szlachetnych jako elektrony rdzeniowe, co nie jest ściśle poprawne, ale wystarczająco blisko). Dlatego nie musimy rozważać aksjomatu 4. Aksjomat 3 mówi nam, że $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ i $ \ ce {Ca ^ 2 +} $ są jedynymi zawodnikami pod względem maksymalnej energii jonizacji, ponieważ obaj mają najwyższy ładunek. Porównując oba zgodnie z aksjomatem 2, dochodzimy do $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ mającego najwyższą energię jonizacji tych atomów.