Jag förbereder mig för mitt slutprov och är mycket förvirrad över joniseringsenergi. En exempelfråga skulle vara:
Mellan arten $ \ ce {Ne, Na +, Mg ^ 2 + , Ar, K +, $ \ & $ ~ Ca ^ 2 +} $ , vilken har den högsta joniseringsenergin?
Jag trodde att joniseringsenergin ökade från vänster till höger under en period och från ner till upp i en grupp i det periodiska systemet, så jag trodde att $ \ ce {Ne} $ skulle vara den med den högsta joniseringsenergin. Men rätt svar är $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ . Jag antar att detta har något att göra med elektronerna, men jag vet inte vad.
Kommentarer
- Ta en neutral atom. Ta bort en elektron. Det tog lite energi. Ta nu bort en andra elektron. Tar det mer energi eller mindre energi än att ta bort den första elektronen?
- De är ' t-föreningar.
Svar
Liksom de flesta kemiska problem måste du förenkla problemet med viss kunskap om kemi.
Först finns det två elektronkonfigurationer. $ \ ce {Ne, Na +} $ och $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ har alla konfigurationen $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6} $ . $ \ ce {Ar, K +} $ och $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ har alla konfigurationen $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6} $ .
För $ \ ce {Ne, Na +} $ och $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Mg} $ har det högsta atomnummeret så av dessa tre, det vore svårast att jonisera $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ .
För $ \ ce {Ar, K +} $ och $ \ ce { Ca ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Ca} $ har det högsta atomnummeret så av dessa tre skulle det vara svårast att jonisera $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ .
Nu är det bara nödvändigt att jämföra joniseringen av $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ till $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ . Eftersom $ 2p $ orbitaler är närmare kärnan än $ 3p $ orbitaler, blir det svårare att jonisera $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ än $ \ ce {Ca ^ {2+}} $ .
Svar
Axiom 1: Joniseringsenergin ökar från vänster till höger längs en period.
Axiom 2: Joniseringsenergin minskar från topp till botten längs en grupp.
Båda dessa är ofta eller mestadels korrekt. Det finns dock mer. Kom ihåg att elektronen du extraherar har en negativ laddning ( $ \ ce {e -} $ ). Så:
Axiom 3: Joniseringsenergin ökar dramatiskt för varje införd positiv laddning.
Och också för att ange begreppet kärna kontra valenselektroner:
Axiom 4: Den första joniseringsenergin hos en kärnelektron kommer att bli dramatiskt mer än en valenselektron.
I ditt fall har du sex atomer att jämföra vilka alla endast har kärnelektroner ( om du räknar ädelgasernas fullbefolkade skal som kärnelektroner som inte är strikt korrekt men tillräckligt nära). Således behöver vi inte överväga axiom 4. Axiom 3 säger att $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ och $ \ ce {Ca ^ 2 +} $ är endast tävlande för maximal joniseringsenergi eftersom de båda har den högsta laddningen. Och när vi jämför de två enligt axiom 2 når vi till $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ med den högsta joniseringsenergin för dessa atomer.