7 Ionisatie-energiegrafiek: gedetailleerde uitleg

Dit artikel bespreekt de ionisatie-energiegrafiek. Ionisatie is, zoals de naam al doet vermoeden, gerelateerd aan ionen of elektronen.

We hebben een bepaalde hoeveelheid energie nodig om los opeengepakte elektronen van een atoom te verwijderen. Deze energie wordt ionisatie-energie genoemd. In dit artikel zullen we meer over deze energie in detail bespreken. We zullen zelfs verschillende ionisatiegrafieken voor verschillende atomen bespreken.

• Ionisatiegrafiek van fosfor
• Ionisatiegrafiek van natrium
• Ionisatiegrafiek van Magnesium
• Ionisatiegrafiek van Borium
• Ionisatiegrafiek van Carbon Fibre
• Ionisatiegrafiek van Aluminium
• Ionisatiegrafiek van Zwavel

Wat is ionisatie-energie?

Zoals besproken in de bovenstaande sectie, wordt de hoeveelheid energie die nodig is om het meest los gepakte elektron van een atoom te verwijderen, de ionisatie-energie van dat atoom genoemd. Laten we veronderstellen dat de elektron bevindt zich in de buurt van de kern.

De nucleaire aantrekkingskracht is erg hoog voor dit elektron. Er zal dus meer energie nodig zijn om dit elektron uit de invloed van de kern te trekken. Daarom zal de ionisatie-energie die nodig is om dat elektron te verwijderen groter zijn. Dit komt omdat de aantrekkingskracht van de kern erg hoog is en dichterbij komen zou meer energie vereisen om uit zijn aantrekkelijk veld te trekken. We zullen meer zien over ionisatie-energiegrafieken van verschillende atomen in onderstaande secties.

Wat is atoomnummer?

De atomaire structuur heeft een bepaald aantal protonen en een bepaald aantal elektronen. Het aantal elektronen kan echter gemakkelijk worden gewijzigd. Daarom wordt het atoomnummer beschouwd als het totale aantal protonen dat in het atoom aanwezig is. Het is de vingerafdruk van dat chemische element. Het wordt weergegeven door de letter Z.

Het atoomnummer is een belangrijke grootheid omdat het helpt bij het identificeren van het element en het wordt ook gebruikt bij het vinden van het massagetal van het atoom. Atoomnummer kan worden beschouwd als de vingerafdruk van het atoom, omdat elk chemisch element een uniek atoomnummer heeft.

Wat is massagetal?

Massanummer of atoommassanummer kan worden gedefinieerd als de som van atoomnummer Z en aantal neutronen N. Het massagetal wordt aangegeven met de letter A.

Het massagetal is bijna gelijk aan de atomaire massa van het element. Hoewel het massagetal verschillend is voor verschillende isotopen van een element. We zullen het hebben over isotopen in de onderstaande secties van dit artikel.

Wat zijn isotopen?

Isotopen hebben hetzelfde aantal protonen, maar ze hebben verschillende massa's, wat aangeeft dat ze een verschillend aantal neutronen hebben.

We weten dat het atoomnummer uniek is voor een chemisch element. Daarom kunnen we zeggen dat isotopen tot dezelfde familie van elementen behoren. Omdat het massagetal verschillend is, verschillen de atoommassa's van deze isotopen van elkaar. Er is een andere term die isomeren wordt genoemd en die hetzelfde aantal atomen hebben, maar ze verschillen qua eigenschappen.

Vergelijking van ionisatie-energieën van atomen in periodiek systeem

De ionisatie-energieën van verschillende atomen in het periodiek systeem zijn verschillend. Deze energietrends worden in het onderstaande gedeelte gegeven:

• De waarde van ionisatie-energie neemt toe als we van links naar rechts langs het periodiek systeem gaan.
• De waarde van ionisatie-energie neemt af naarmate we van boven naar beneden langs het periodiek systeem gaan.

Ionisatie-energietypes

Naarmate en wanneer het elektron uit het atoom wordt verwijderd, blijft de ionisatie-energie toenemen. De verschillende soorten ionisatie-energieën, afhankelijk van het aantal elektronen dat wordt verwijderd, worden in het onderstaande gedeelte gegeven:

• 1^st ionisatieenergie– De energie die wordt gebruikt om het eerste elektron uit het atoom te verwijderen.
• 2^nd ionisatieenergie– Wanneer een elektron al is verwijderd en een ander elektron moet worden verwijderd, dan wordt de energie die nodig is om dit elektron te verwijderen 2 . genoemd^nd ionisatieenergie.
• 3^rd ionisatieenergie– Wanneer het atoom al twee elektronen mist en een derde elektron moet worden verwijderd. Dan wordt de energie die nodig is om dit derde elektron te verwijderen, de derde ionisatie-energie genoemd.

Factoren die de ionisatie-energie beïnvloeden

Ionisatie-energie is geen onafhankelijke grootheid. De waarde ervan hangt van veel factoren af. Deze factoren worden vermeld in het onderstaande gedeelte-

• Configuratie van elektronen - De ionisatie-energie van de meeste elektronen wordt bepaald door de configuratie van elektronen, aangezien de configuratie grotendeels de kenmerken van het atoom bepaalt.
• nucleaire lading– We zijn goed thuis in het effect van kernlading op de ionisatie-energie van het elektron. Met meer invloed van kernlading op elektronen, zal de ionisatie-energie die nodig is om het elektron te verwijderen meer zijn en vice versa is ook waar, dat wil zeggen, met minder invloed van kernlading op elektronen, zal minder ionisatie-energie zijn die nodig is om een ​​elektron eruit te trekken van het atoom.
• Aantal elektronenschillen – Het aantal elektronenschillen vertelt ons direct over de atoomstraal. Hoe groter de straal van het atoom is, hoe verder het buitenste elektron van de kern verwijderd zal zijn. Daarom zal het gemakkelijker zijn voor een elektron dat zich in een atoom bevindt met een groter aantal schillen om eruit te worden getrokken. Als het aantal schillen kleiner is, betekent dit dat de straal klein is en dat het elektron zich dichter bij de kern bevindt, wat betekent dat er meer kracht nodig zal zijn om het elektron uit de invloed van de kern te halen.
• Effectieve nucleaire lading– Als er meer neiging tot penetratie van elektronen is en de waarde van elektronenafscherming groter is, dan zal het netto-effect van kernlading op elektron kleiner zijn. Daarom is er minder ionisatie-energie nodig om het elektron uit dat atoom te trekken. Evenzo, als de netto effectieve kernlading meer is dan de hoeveelheid ionisatie-energie die nodig is om een ​​elektron uit het atoom te verwijderen, zal dit ook meer zijn.
• Stabiliteit – Elk atoom vindt een manier om maximaal stabiel te zijn. Als het atoom stabiel is, heeft het een zeer hoge ionisatie-energie nodig om het elektron uit het atoom te plukken. Dit gebeurt dus in edelgassen, het verwijderen van een elektron zal het atoom erg onstabiel maken. Daarom zal het atoom proberen weerstand te bieden aan het plukken van het elektron.

Eerste ionisatie-energiegrafiek

De eerste ionisatiegrafiek wordt getekend met behulp van de waarden van de eerste ionisatie-energie en atoomnummers van verschillende chemische elementen. Deze grafiek toont de trends in het periodiek systeem van de eerste ionisatie-energie.

Hieronder volgen enkele belangrijke punten met betrekking tot de eerste: ionisatieenergie grafiek-

• Het is belangrijk op te merken dat de eerste ionisatie-energie toeneemt naarmate we van links naar rechts gaan in het periodiek systeem en zijn piek bereikt bij edelgassen. Dit komt omdat de elektronen in dezelfde schil worden toegevoegd. De atomaire straal wordt steeds kleiner waardoor de elektronen vatbaar worden voor het effect van nucleaire lading.
• Naarmate we naar beneden gaan, neemt de eerste ionisatiewaarde iets af ten opzichte van het vorige element dat direct boven het huidige element is geplaatst. Dit gebeurt omdat er een extra elektronenschil wordt toegevoegd als we naar beneden gaan. Dit vergroot de atomaire straal en vermindert de invloed van nucleaire lading op de elektronen.
• Daarna neemt het weer toe met toenemend atoomnummer totdat het volgende edelgas arriveert. Edelgassen hebben de hoogste ionisatie-energie vanwege hun hogere stabiliteit.

Afbeelding credits: Dubbel scherp, Eerste ionisatie-energieblokken, CC BY-SA 4.0

Tweede ionisatie-energiegrafiek

De tweede ionisatie-energiegrafiek wordt gemaakt met behulp van de waarden van de tweede ionisatie-energie en de atoomnummers.

De trend van de tweede ionisatie-energie is dezelfde als die van de eerste ionisatie-energie, met als enig verschil dat de waarde van de tweede ionisatie-energie iets hoger is dan de eerste ionisatie-energie. De trends zijn als volgt-

• De waarde van de tweede ionisatie-energie neemt toe als we van links naar rechts gaan in het periodiek systeem.
• De waarde bereikt zijn maximum voor een edelgas.
• Naarmate we naar beneden gaan, neemt de waarde van de tweede ionisatie-energie af, en als we naar rechts gaan, begint deze toe te nemen.

Derde ionisatie-energiegrafiek

Wanneer het atoom al twee elektronen tekort komt en we een derde elektron moeten verwijderen, dan kunnen we de energie die nodig is om dit elektron te verwijderen de derde ionisatie-energie noemen. De derde grafiek van de ionisatie-energie wordt gemaakt door de waarden van de derde ionisatie-energie en het atoomnummer te gebruiken.

De trends gevolgd door de eerste en tweede ionisatie-energie zijn dezelfde als die van de derde ionisatie-energie. Het enige verschil is dat de derde ionisatie-energie de hoogste van allemaal is. De trends zijn als volgt-

• De derde ionisatie-energie zal toenemen als we naar rechts in het periodiek systeem gaan.
• De waarde van de derde ionisatie-energie neemt af als we naar de onderkant van het periodiek systeem gaan.
• De waarde van derde ionisatie-energie wordt maximaal voor edelgassen.

Ionisatie-energiegrafiek van fosfor

Het atoomnummer van fosfor is 15. Dat betekent dat het totale aantal elektronen in zijn atoom 15 is. De waarden van tien ionisatie-energieën van fosfor worden hieronder gegeven:

• Eerste ionisatie-energie - 1011.81
• 2^nd ionisatie energie- 1907
• Derde ionisatie-energie- 2914
• Vierde ionisatie-energie-4963.6
• Vijfde ionisatie-energie- 6273
• Zesde ionisatie-energie - 21,267
• Zevende ionisatie-energie - 25,341
• Achtste ionisatie-energie- 29,872
• Negende ionisatie-energie - 35,905
• Tiende ionisatie-energie - 40,950

Ionisatie-energiegrafiek van natrium

Het atoomnummer van natrium is 11. Natrium wordt weergegeven als Na. Het is een van de meest vluchtige elementen in het periodiek systeem. De waarden van tien ionisatie-energieën van natrium worden hieronder gegeven-

• Eerste ionisatie-energie - 496
• 2^nd ionisatie energie- 4562
• Derde ionisatie-energie- 6910
• Vierde ionisatie-energie-9542
• Vijfde ionisatie-energie- 13354
• Zesde ionisatie-energie - 16613
• Zevende ionisatie-energie-20117
• Achtste ionisatie-energie- 25496
• Negende ionisatie-energie - 28392
• Tiende ionisatie-energie - 141362

Ionisatie-energiegrafiek van Magnesium

Het atoomnummer van Magnesium is 12. De waarden van de eerste tien ionisatie-energieën van Magnesium worden hieronder gegeven-

• Eerste ionisatie-energie - 737
• 2^nd ionisatie energie- 1450
• Derde ionisatie-energie- 7732
• Vierde ionisatie-energie-10542
• Vijfde ionisatie-energie- 13630
• Zesde ionisatie-energie - 18020
• Zevende ionisatie-energie - 21711
• Achtste ionisatie-energie- 25661
• Negende ionisatie-energie - 31653
• Tiende ionisatie-energie - 35458

Ionisatie-energiegrafiek van Boron

Het atoomnummer van boor is 5. Daarom heeft het maar vijf elektronen die uit het atoom kunnen worden gehaald. De eerste vijf ionisatie-energieën van boor worden hieronder gegeven-

• Eerste ionisatie-energie- 800
• Tweede ionisatie-energie - 2427
• Derde ionisatie-energie- 3659
• Vierde ionisatie-energie- 25025
• Vijfde ionisatie-energie-32826

Ionisatie-energiegrafiek van Carbon

Het atoomnummer van koolstof is 6. Dat betekent dat het slechts zes elektronen heeft die uit het atoom kunnen worden verwijderd. De eerste zes ionisatie-energieën van koolstof worden hieronder gegeven-

• Eerste ionisatie-energie - 1086
• Tweede ionisatie-energie- 2352
• Derde ionisatie-energie- 4620
• Vierde ionisatie-energie-6222
• Vijfde ionisatie-energie- 37831
• Zesde ionisatie-energie - 47277

Grafiek voor aluminiumionisatie-energie

Het atoomnummer van aluminium is 13. Het heeft 13 elektronen in het atoom die kunnen worden verwijderd. De eerste tien ionisatie-energieën van aluminium worden hieronder gegeven-

• Eerste ionisatie-energie - 577
• 2^nd ionisatie energie- 1816
• Derde ionisatie-energie- 2744
• Vierde ionisatie-energie-11577
• Vijfde ionisatie-energie- 14842
• Zesde ionisatie-energie - 18379
• Zevende ionisatie-energie - 23326
• Achtste ionisatie-energie- 27465
• Negende ionisatie-energie - 31853
• Tiende ionisatie-energie - 38473

Zwavelionisatie-energiegrafiek:

Het atoomnummer van zwavel is 16. De eerste tien ionisatie-energieën van zwavel worden hieronder gegeven:

• Eerste ionisatie-energie - 999
• 2^nd ionisatie energie- 2252
• Derde ionisatie-energie- 3357
• Vierde ionisatie-energie-4556
• Vijfde ionisatie-energie- 7004.3
• Zesde ionisatie-energie - 8495
• Zevende ionisatie-energie - 27107
• Achtste ionisatie-energie- 31709
• Negende ionisatie-energie - 36621
• Tiende ionisatie-energie - 43177

Opeenvolgende ionisatie-energiegrafiek

Opeenvolgende ionisatiegrafieken van een element verwijzen naar de grafiek die is uitgezet door verschillende waarden van ionisatie-energieën te gebruiken (1^st, 2^nd etc.).

De waarde van opeenvolgende ionisatie-energie neemt toe naarmate het volgende elektron zich altijd dichter bij de kern bevindt en er dus meer energie nodig is om dat elektron te verwijderen. Terwijl we doorgaan met het verwijderen van elektronen, blijft de ionisatie-energie toenemen, de invloed van de kern wordt sterker en sterker.

Grafiek atoomnummer versus ionisatie-energie

De ionisatie-energiegrafiek zelf is een grafiek die is uitgezet met behulp van waarden van ionisatie-energie en atoomnummer van elementen.

De atoomnummers zijn geschreven op de horizontale as die de X-as is. De ionisatie-energie wordt geschreven op de verticale as die de Y-as is. Naarmate we in het periodiek systeem naar rechts gaan, hebben we hogere ionisatie-energie nodig om het elektron uit het atoom te verwijderen, vandaar dat de ionisatie-energie toeneemt naarmate we naar rechts gaan. Het bereikte een maximale waarde bij edelgassen en de waarde neemt af naarmate we naar beneden gaan in het periodiek systeem.