Birinci iyonlaşma enerjileriyle periyodik tablo

Birinci iyonlaşma enerjisi ne demektir

Birinci iyonlaşma enerjisi, gaz hâlindeki nötr bir atomdan en gevşek tutulan elektronu koparmak için gereken enerjidir: X(g) → X⁺(g) + e⁻. Buradaki değerler atom başına elektronvolt cinsindendir; birçok ders kitabında kullanılan kilojul/mol'e çevirmek için 96,485 ile çarp. Her hücre değeri eV cinsinden gösterir ve değeri verilmeyen lavrensiyum ile daha ağır elementler tire gösterir.

İkinci bir elektronu koparmak her zaman birincisinden daha fazla enerji gerektirir ve sonraki elektron dolu bir iç katmandan gelecekse sıçrama çok büyüktür. Sodyum bir elektronu kolayca verir ama ikincisini neredeyse hiç vermez; Na²⁺ değil, Na⁺ oluşturmasının nedeni budur.

Periyotlar boyunca ve gruplar boyunca aşağı eğilim

İyonlaşma enerjisi bir periyot boyunca artar. Dış elektronlar aynı katmanda kalırken çekirdek yükü büyür; bu yüzden elektronlar daha sıkı tutulur. 2 ile 6. periyotların her biri, satırında en düşük değere sahip bir alkali metalle başlar ve en yüksek değere sahip bir soy gazla biter.

İyonlaşma enerjisi bir grup boyunca aşağı doğru azalır. Her yeni katman dış elektronu çekirdekten daha uzağa ve daha fazla iç elektronun arkasına yerleştirir; bu yüzden onu koparmak daha kolaydır. Alkali metallerin 1. grupta aşağı indikçe suyla daha şiddetli tepkimeye girmesinin nedeni budur.

Eğilimin istisnaları

İki küçük düşüş, her periyot boyunca yükselişi bozar. Bor, berilyumdan daha düşük bir iyonlaşma enerjisine sahiptir (8,298 eV'a karşılık 9,323 eV); çünkü dış elektronu enerjisi daha yüksek olan ve 2s elektronları tarafından kısmen perdelenen bir 2p alt kabuğundadır. Oksijen azottan daha düşüktür (13,618 eV'a karşılık 14,534 eV); çünkü dördüncü 2p elektronu bir orbitali paylaşmak zorundadır ve eşleşmiş elektronlar arasındaki itme, birinin koparılmasını kolaylaştırır. Aynı düşüşler 3. periyotta da görülür: magnezyumdan alüminyuma ve fosfordan kükürde.

Daha aşağıda, dolu bir d veya f alt kabuğundan sonra gelen elementler, d ve f elektronları çekirdeği zayıf perdelediği için elektronlarını beklenenden daha sıkı tutar. Galyumu iyonlaştırmak alüminyumdan biraz, altını iyonlaştırmak ise gümüşten çok daha zordur.

Çözümlü örnek: sodyum

Sodyumun birinci iyonlaşma enerjisi 5,139 eV'tur. 96,485 ile çarpmak, çoğu ders kitabında bulunan değer olan yaklaşık 495,8 kJ/mol verir. Ondan hemen önceki soy gaz olan, 21,565 eV'luk neonla karşılaştır: neondan bir elektron koparmak dolu bir katmanı bozmak demektir; bu da yaklaşık dört kat daha fazla enerji gerektirir.