정의상 이온화 에너지 기체 원자 또는 이온에서 가장 느슨하게 결합 된 전자를 제거하는 데 필요한 최소 에너지입니다. 이 용어는 또한 철자 이온화 에너지 (영국 영어)입니다. 이온화 에너지는 기호, 즉 IP, ΔH °로 표시되며 두더지 당 킬로 제일 ((kj/mol) 또는 전자 볼트 (EV).
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이온화 에너지는 원자 또는 이온에서 전자를 제거하는 데 필요한 에너지입니다.
이온화 에너지는 기간에 걸쳐 이동을 증가시키고 그룹 아래로 이동하는 것을 감소시킵니다. 이주기적인 테이블 트렌드에는 예외가 있습니다.
프랑크 (알칼리 금속)는 이온화 에너지가 가장 낮고 헬륨 (고귀한 가스)은 가장 높은 이온화 에너지를 갖는다.
첫 번째 이온화 에너지가 가장 낮습니다. 각 후속 전자를 제거하려면 더 많은 에너지가 필요합니다.
이온화 에너지의 중요성
이온화 에너지는 원자에서 전자를 제거하는 것이 얼마나 어려운지를 반영하므로 원자가 형성되는 반응성과 화학적 결합의 강도의 유용한 예측 인자입니다. 이온화 에너지가 높을수록 전자를 제거하기가 더 어려워집니다. 따라서 이온화 에너지가 낮은 원자 (예 :알칼리 금속)는 반응성이 높고 화학적 결합을 쉽게 형성하는 경향이 있습니다. 이온화 에너지가 높은 원자 (예 :고귀한 가스)는 낮은 반응성을 나타내며 화학적 결합 및 화합물을 형성 할 가능성이 적습니다.
주기율표의 이온화 에너지 추세
이온화 에너지가 가장 높은 요소는 헬륨이며,이 헬륨은 주기성 테이블의 오른쪽 상단에 있으며 고귀한 가스 중 하나입니다. 테이블의 왼쪽 하단에 위치한 알칼리 금속 인 프랜시움 (Francium)은 가장 낮은 이온화 에너지 중 하나입니다. 이온화 에너지는 주기율표에 경향을 나타냅니다.
- 이온화 에너지는 일반적으로 요소 기간 (행)에 걸쳐 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 것을 증가시킵니다. 그 이유는 원자 반경이 기간에 걸쳐 이동하는 경향이 있기 때문입니다. 이것은 더 많은 양성자가 첨가되어 핵과 전자 사이의 인력을 증가시키고 전자 껍질을 더 가깝게 끌어 당기기 때문에 발생합니다.
- 이온화 에너지는 일반적으로 요소 그룹 (열) 아래로 위에서 아래로 이동하는 것을 감소시킵니다. 그 이유는 가장 바깥 쪽 (원자가) 전자의 주요 양자 수가 아래로 이동하기 때문입니다. 원자는 더 많은 양성자가 그룹을 아래로 이동하여 전자 껍질을 끌어 당깁니다. 그러나 각 행은 새로운 쉘을 추가하므로 가장 바깥 쪽 전자는 여전히 핵에서 더 멀어집니다.
추세에 대한 예외
이온화 에너지 트렌드에는 몇 가지 예외가 있습니다. 예를 들어, 붕소의 첫 번째 이온화 에너지는 베릴륨의 첫 번째 이온화 에너지보다 낮습니다. 산소의 이온화 에너지는 질소의 이온화 에너지보다 낮습니다. Hund의 규칙과 원자의 전자 구성으로 인해 예외가 발생합니다. 기본적으로, 전체 SUBLEVEL은 반으로 채워진 것보다 더 안정적이므로 중성 원자가 자연스럽게이 구성으로 이동합니다. 또한, 스핀 값이 반대되는 두 개의 전자가 있는지 여부는 중요합니다.
베릴륨의 경우, 첫 번째 이온화 전위는 2 s 에서 나옵니다. 궤도의 이온화는 붕소의 이온화에 2em p 을 포함하지만 전자. 질소와 산소의 경우, 전자는 2 p 에서 나옵니다. 궤도, 그러나 스핀은 2 p 에 대해 동일합니다. 질소 전자, 2 p 중 하나에 쌍을 이루는 전자 세트가 있지만 산소 궤도.
첫 번째, 두 번째 및 세 번째 이온화 에너지
첫 번째 이온화 에너지는 외부 원자가 전자를 제거하는 데 필요한 에너지이므로 가장 낮은 값입니다. 일반적으로, 두 번째 이온화 에너지는 첫 번째보다 가장 높고 세 번째는 두 번째보다 높습니다. 후속 전자를 제거하는 것은 전자를 제거하는 것보다 더 어렵습니다.이 전자는 핵에 더 단단히 묶여 있고 더 가까이있을 수 있기 때문에 첫 번째 전자를 제거하는 것보다 어렵습니다.
예를 들어, 첫 번째 (i 1 를 고려하십시오 ) 및 두 번째 (i 2 ) 마그네시우의 이온화 에너지 :
mg (g) → mg (g) + e i 1 =738 kj/mol
mg (g) → mg (g) + e i 2 =1451 kj/mol
전자 친화력 경향
전자 친화력은 중성 원자가 음이온을 형성하기 위해 전자를 얻을 수있는 방법을 측정 한 것입니다. 전자 친화력 및 이온화 에너지는 주기율표에서 동일한 경향을 따릅니다. 전자 친화력은 기간에 걸쳐 이동을 증가시키고 그룹 아래로 이동하는 것을 감소시킵니다.
참조
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- Lang, Peter F.; Smith, Barry C. (2003). “원자와 원자 이온의 이온화 에너지”. j. 화학 교육 . 80 (8). doi :10.1021/ed080p938
- Miessler, Gary L.; Tarr, Donald A. (1999). 무기 화학 (제 2 판). 프렌 티스 홀. ISBN 0-13-841
