Định nghĩa năng lượng ion hóa là gì? Bản chất của năng lượng ion hóa là gì? So sánh năng lượng ion hóa trong bảng tuần hoàn? Làm thế nào để tính toán năng lượng ion hóa? Các yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng ion hóa?… Hãy cùng tìm hiểu chủ đề năng lượng ion hóa và các nội dung liên quan qua bài viết dưới đây của Hoàng Giang Solar Vui lòng!
Năng lượng ion hóa là gì?
Năng lượng ion hóa của nguyên tử là năng lượng cần thiết để bứt một electron ra khỏi nguyên tử đó ở trạng thái cơ bản.
Kí hiệu là I, đơn vị là KJ/mol.
Năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) là năng lượng cần thiết để bứt electron thứ nhất ra khỏi nguyên tử.
Năng lượng ion hóa thứ 2 (I2), thứ ba (tôi3) là năng lượng cần thiết để tách electron thứ 2 và thứ 3 ra khỏi các ion tương ứng. Giá trị của họ lớn hơn tôi1.
Tổng quát: Năng lượng ion hóa thứ n là năng lượng cần thiết để bứt electron thứ n ra khỏi ion tương ứng. n càng lớn thì giá trị càng cao và ngược lại.
Ví dụ: Na → Na+ + và
Để tách 1 mol e ra khỏi 1 mol nguyên tử natri cần tiêu tốn một năng lượng là 497 kJ/mol. Ta nói rằng năng lượng ion hóa thứ nhất của Na là 497 kJ/mol.
Năng lượng ion hóa được xác định dựa trên dữ liệu thực nghiệm quang phổ.
Năng lượng ion hóa của nguyên tử phụ thuộc vào điện tích hạt nhân, số lượng tử chính n, hiệu ứng che chắn hạt nhân của các electron lớp ngoài cùng. Khi điện tích hạt nhân và sự xâm nhập của các electron bên ngoài tăng lên, năng lượng ion hóa tăng lên. Ngược lại, khi số lượng tử chính và hiệu ứng che chắn của lớp vỏ electron bên trong tăng lên, năng lượng ion hóa giảm xuống. Do đó, năng lượng ion hóa cũng phụ thuộc vào cấu trúc electron nguyên tử.
Đối với một nguyên tử nhiều electron, ta sẽ có nhiều giá trị năng lượng ion hóa ứng với quá trình bứt electron thứ nhất (I1), thứ hai (tôi2), thứ ba (tôi3)…. nơi mà tôi1 < tôi2 <tôi3… Vì lúc này việc bứt electron thứ hai, thứ ba… không phải từ nguyên tử mà từ ion dương mang điện tích +1, +2… nên cần rất nhiều năng lượng. hơn.
Sự biến đổi tuần hoàn năng lượng ion hóa của các nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn được thể hiện rõ trên đường cong biểu diễn ngã ba của năng lượng bứt electron thứ nhất ra khỏi nguyên tử (I1) đến điện tích hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố. Ta thấy, năng lượng ion hóa của các nguyên tố nói chung tăng dần từ đầu đến cuối chu kỳ, trong đó các nguyên tố nhóm I có I1 nhỏ nhất và các nguyên tố p nhóm VIII có I.1 To nhất.
Tuy nhiên, trên các đoạn đường cong tương ứng với mức tăng năng lượng ion hóa nói trên, ta thấy có các cực đại và cực tiểu nhỏ. Chẳng hạn, đối với chu kì II, III, IV các cực trị này xuất hiện ở các cặp nguyên tố: Be – B; KHÔNG; Mg – Al; P-S; Zn – Ga, As – Se…
Tính chất của năng lượng ion hóa
- Vì các electron càng ở xa hạt nhân thì lực liên kết giữa e với hạt nhân càng nhỏ và ngược lại, ta có:
- Electron càng gần hạt nhân thì năng lượng ion hóa càng lớn.
- Electron càng xa hạt nhân thì năng lượng ion hóa càng thấp.
Từ đó suy ra: (I1) < (I2)< …< (In)
Nguyên tử càng dễ nhường e (tính kim loại càng mạnh) thì giá trị của I càng nhỏ.
Đối với hai nguyên tố tiếp theo là Al, Si và P, năng lượng ion hóa tiếp tục tăng. Nguyên nhân của nó cũng là sự tăng điện tích hạt nhân. Nhưng ở đây, khi chuyển sang nguyên tố S tiếp theo, năng lượng ion hóa lại giảm. Điều này có thể được giải thích như sau: trong khi 3p . cấu trúc bán bão hòa3 của P củng cố độ bền của 3s . cấu hình2 thì sự thêm một cặp electron vào obitan 3p trong nguyên tử S dẫn đến lực hút của hạt nhân giảm đi do xuất hiện lực đẩy giữa hai electron có spin ngược dấu trên obitan 3p này.
Năng lượng ion hóa sau đó tiếp tục tăng đối với các nguyên tố còn lại của chu kỳ và đạt giá trị cực đại vào cuối chu kỳ, Ar. Sự tăng I1 ở đây cũng là do sự tăng điện tích hạt nhân. Hồ sơ bão hòa s2P6 là cấu hình đối xứng nhất và bền nhất nên ở chu kỳ III Ar là nguyên tố có năng lượng ion hóa lớn nhất.
Sự thay đổi năng lượng ion hóa trong các phân nhóm chính (s và p) và phụ (d) xảy ra khác nhau. Ở các phân nhóm chính theo chiều điện tích hạt nhân tăng năng lượng ion hóa giảm, ngược lại ở các phân nhóm theo chiều này năng lượng ion hóa tăng.
Năng lượng ion hóa thứ nhất
Năng lượng ion hóa được biết đến đầu tiên là năng lượng tối thiểu cần thiết để tách một electron ra khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản.
Ký hiệu năng lượng ion hóa thứ nhất:
năng lượng ion hóa thứ n
Tổng quát hơn, năng lượng ion hóa thứ n được biết đến là năng lượng cần thiết để tách electron thứ n sau khi (n -1) electron đầu tiên bị loại bỏ.
Kết luận
Trên đây đã giúp các bạn tìm hiểu về Định nghĩa năng lượng ion hóa là gì? cùng một số nội dung liên quan. Hi vọng bài viết đã cung cấp cho các bạn những kiến thức bổ ích về chủ đề năng lượng ion hóa. Chúc may mắn với các nghiên cứu của bạn!
