Jadual berkala dengan tenaga pengionan pertama

Maksud tenaga pengionan pertama

Tenaga pengionan pertama ialah tenaga yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron yang paling longgar dipegang daripada satu atom neutral dalam fasa gas: X(g) → X⁺(g) + e⁻. Nilai di sini dalam elektron volt per atom; untuk menukarkannya kepada kilojoule per mol yang digunakan dalam banyak buku teks, darabkan dengan 96.485. Setiap sel menunjukkan nilai dalam eV, dan lawrensium serta unsur yang lebih berat, yang tiada nilai diberikan, menunjukkan sempang.

Mengeluarkan elektron kedua sentiasa memerlukan lebih banyak tenaga daripada yang pertama, dan lonjakannya sangat besar apabila elektron seterusnya datang daripada petala dalam yang penuh. Natrium kehilangan satu elektron dengan mudah tetapi hampir tidak pernah kehilangan yang kedua, itulah sebabnya ia membentuk Na⁺ dan bukan Na²⁺.

Arah aliran merentasi kala dan ke bawah kumpulan

Tenaga pengionan meningkat merentasi sesuatu kala. Cas nukleus bertambah manakala elektron terluar kekal dalam petala yang sama, jadi ia dipegang dengan lebih ketat. Kala 2 hingga 6 masing-masing bermula dengan logam alkali, yang mempunyai nilai terendah dalam barisnya, dan berakhir dengan gas adi, yang mempunyai nilai tertinggi.

Tenaga pengionan menurun ke bawah sesuatu kumpulan. Setiap petala baharu meletakkan elektron terluar lebih jauh daripada nukleus dan di belakang lebih banyak elektron dalam, jadi ia lebih mudah dikeluarkan. Inilah sebabnya logam alkali bertindak balas dengan air lebih ganas semakin rendah kedudukannya dalam kumpulan 1.

Pengecualian kepada arah aliran

Dua penurunan kecil mengganggu peningkatan merentasi setiap kala. Boron mempunyai tenaga pengionan yang lebih rendah daripada berilium (8.298 eV berbanding 9.323 eV) kerana elektron terluarnya berada dalam subpetala 2p, yang bertenaga lebih tinggi dan sebahagiannya dilindungi oleh elektron 2s. Oksigen lebih rendah daripada nitrogen (13.618 eV berbanding 14.534 eV) kerana elektron 2p keempatnya terpaksa berkongsi orbital, dan tolakan antara elektron berpasangan menjadikan satu daripadanya lebih mudah dikeluarkan. Penurunan yang sama muncul dalam kala 3, dari magnesium ke aluminium dan dari fosforus ke sulfur.

Lebih jauh ke bawah, unsur yang datang selepas subpetala d atau f yang penuh memegang elektronnya dengan lebih ketat daripada jangkaan, kerana elektron d dan f melindungi nukleus dengan buruk. Galium sedikit lebih sukar diionkan daripada aluminium, dan emas jauh lebih sukar daripada perak.

Contoh penyelesaian: natrium

Tenaga pengionan pertama natrium ialah 5.139 eV. Mendarabkannya dengan 96.485 memberikan kira-kira 495.8 kJ/mol, nilai yang terdapat dalam kebanyakan buku teks. Bandingkan neon, gas adi sebelum natrium, pada 21.565 eV: mengeluarkan elektron daripada neon bermakna memecah masuk ke dalam petala yang penuh, yang memerlukan kira-kira empat kali ganda tenaga.