Mă pregătesc pentru examenul meu final și sunt foarte confuz cu privire la energia de ionizare. Un exemplu de întrebare ar fi:
Între speciile $ \ ce {Ne, Na +, Mg ^ 2 + , Ar, K +, $ \ & $ ~ Ca ^ 2 +} $ , care dintre acestea are cea mai mare energie de ionizare?
Am crezut că energia de ionizare a crescut de la stânga la dreapta într-o perioadă și de la jos în sus într-un grup din tabelul periodic, așa că am crezut că $ \ ce {Ne} $ ar fi cel cu cea mai mare energie de ionizare. Dar răspunsul corect este $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ . Presupun că acest lucru are legătură cu electronii, dar nu știu ce.
Comentarii
- Luați un atom neutru. Eliminați unul electron. Asta a luat ceva energie. Acum scoateți un al doilea electron. Este nevoie de mai multă energie sau mai puțină energie decât pentru a elimina primul electron?
- Aceștia nu sunt ' compuși t.
Răspuns
La fel ca majoritatea enigmelor chimice, trebuie să simplificați problema folosind unele cunoștințe de chimie.
Mai întâi există două configurații electronice. $ \ ce {Ne, Na +} $ și $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ toate au configurația $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6} $ . $ \ ce {Ar, K +} $ și $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ au toate configurația $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6} $ .
Pentru $ \ ce {Ne, Na +} $ și $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Mg} $ are cel mai mare număr atomic deci dintre aceștia trei, ar fi cel mai dificil de ionizat $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ .
Pentru $ \ ce {Ar, K +} $ și $ \ ce { Ca ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Ca} $ are cel mai mare număr atomic, astfel încât dintre aceștia trei, ar fi cel mai dificil să ionize $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ .
Acum este necesar doar să comparați ionizarea $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ la $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ . Deoarece orbitalele $ 2p $ sunt mai aproape de nucleu decât orbitalele $ 3p $ , va fi mai greu a ioniza $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ decât $ \ ce {Ca ^ {2+}} $ .
Răspuns
Axioma 1: energia de ionizare crește de la stânga la dreapta de-a lungul o perioadă.
Axioma 2: energia de ionizare scade de sus în jos de-a lungul unui grup.
Ambele sunt adesea sau în mare parte corect. Cu toate acestea, există mai multe. Amintiți-vă că electronul pe care îl extrageți are o sarcină negativă ( $ \ ce {e -} $ ). Deci:
Axioma 3: energia de ionizare crește dramatic pentru fiecare încărcare pozitivă introdusă.
Și, de asemenea, pentru a afirma conceptul de nucleu versus electroni de valență:
Axioma 4: Prima energie de ionizare a unui electron de bază va fi dramatic mai mult decât cel al unui electron de valență.
În cazul dvs., aveți șase atomi pentru a compara care toți au numai nuclei de electroni ( dacă numărați învelișul complet populat al gazelor nobile ca electroni de bază care nu este strict corect, dar suficient de aproape). Astfel, nu trebuie să luăm în considerare axioma 4. Axioma 3 ne spune că $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ și $ \ ce {Ca ^ 2 +} $ sunt numai concurenții pentru energia de ionizare maximă, deoarece ambii au cea mai mare încărcare. Și comparând cele două în conformitate cu axioma 2, ajungem la $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ având cea mai mare energie de ionizare a acestor atomi.