у какой группы атомов минимальное значение энергии ионизации

Что такое энергия ионизации? Где она находится в таблице Менделеева?

Содержание:

Энергия ионизации (первый ионизационный потенциал) – минимальная энергия, необходимая для отнятия электрона у нейтрального атома. Она определяет природу и прочность связей. Энергия ионизации отражена в таблице Дмитрия Ивановича Менделеева.

Энергия ионизации в химии – это меньшее напряжение поля, при котором достигается необходимая скорость отрицательных частиц для ионизации атома. Она определяется с помощью бомбардировки электронами атомов.

Формула энергии ионизации

Атомы с различным числом протонов и электронов называются ионами. Если электронов меньше, чем протонов, то ион приобретает положительный заряд и становится катионом. При обратной картине ион заряжен отрицательно и является анионом. Энергия ионизации отражает затраты для превращения атома в катион.

Первый ионизационный потенциал – разность энергий электрона в атоме:

Экранирование

Энергия ионизации в таблице Менделеева

Первый ионизационный потенциал коррелирует с радиусом атома. По мере увеличения атомного радиуса первый ионизационный потенциал уменьшается. Поэтому металлические свойства в периоде слева направо уменьшаются, а в группе сверху вниз – увеличиваются.

Энергия ионизации в таблице Менделеева ведет себя следующим образом:

Например, натрий – щелочной металл (I «А» группа). На его внешнем слое находится только один электрон. Каждый атом стремится к завершению электронного уровня. Натрию до завершения уровня необходимо много электронов, поэтому ему проще отдать свой единственный электрон и принять новую конфигурацию. Таким образом, у этого химического элемента первый ионизационный потенциал низкий.

Хлор – галоген (VII «А» группа). На его внешнем уровне семь электронов, и до завершения уровня не хватает только одного. Хлор не может отдавать электроны, поэтому отнимает их у других элементов. Таким образом, у хлора высокий первый ионизационный потенциал.

Энергия ионизации не всегда возрастает равномерно. Это связано с тем, что у элементов второй и пятой группы уровни полностью или наполовину заполнены, поэтому для удаления отрицательных частиц требуется больше работы.

Низкая энергия ионизации свидетельствует о высокой энергии активации и протекании быстрых реакций. Первый ионизационный потенциал – важный фактор, который необходимо учитывать при оценивании природы и прочности химических связей и прогнозировании того, как химические вещества будут связываться друг с другом.

Источник

У какой группы атомов минимальное значение энергии ионизации

Такие характеристики атомов, как их радиус, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность, степень окисления, связаны с электронным строением атома.

За радиус свободного атома принимают положение главного максимума плотности внешних электронных оболочек. Это так называемый орбитальный радиус.

Если атом лития легко теряет свой единственный `2s^1`-электрон, то у последующих элементов второго периода тенденция к потере электронов ослабевает по мере увеличения числа электронов. Так, у атома углерода `(1s^2 2s^2 2p^2)` способность отдавать электроны или присоединять их до полного заполнения электронного слоя примерно одинакова. У атома кислорода преобладает стремление к присоединению электронов, а фтор вообще не проявляет восстановительных свойств и является единственным элементом, который в химических реакциях не проявляет положительных степеней окисления.

В главных подгруппах с увеличением заряда ядра атома элемента увеличивается радиус атома элемента, так как в этом направлении возрастает число электронных слоев в атоме элемента. Поэтому в главной подгруппе сверху вниз нарастают металлические (восстановительные) свойства элементов.

Поэтому в побочных подгруппах с увеличением заряда ядра уменьшаются металлические свойства (за исключение побочной подгруппы третьей группы).

Радиус катиона меньше радиуса соответствующего ему атома, причём с увеличением положительного заряда катиона его радиус уменьшается. Наоборот, радиус аниона всегда больше радиуса соответствующего ему атома. Изоэлектронными называют частицы (атомы и ионы), имеющие одинаковое число электронов. В ряду изоэлектронных ионов радиус снижается с уменьшением отрицательного и возрастанием положительного радиуса иона. Такое уменьшение имеет место, например в ряду: `»O»^(2-)`, `»F»^-`, `»Na»^+`, `»Mg»^(2+)`, `»Al»^(3+)`.

энергия, необходимая для отрыва электрона от атома, находящегося в основном состоянии. Она характеризует восстановительные (металлические) свойства атомов и обычно выражается в электронвольтах `(1 «эВ»=96,485 «кДж»//»моль»)`. В периоде слева направо энергия ионизации возрастает с увеличением заряда ядра и уменьшением радиуса атомов. В главных подгруппах сверху вниз она уменьшается, т. к. увеличивается расстояние электрона до ядра и возрастает экранирующее действие внутренних электронных слоев.

Наименьшее значение энергии ионизации имеют щелочные металлы, поэтому они обладают ярко выраженными металлическими свойствами, наибольшая величина энергии ионизации у инертных газов.

Следует отметить, что в отличие от ионизации присоединение двух и более электронов к атому энергетически затруднено, и многозарядные одноатомные отрицательные ионы, такие как `»N»^(3-)`, или `»O»^(2-)`, в свободном состоянии не существуют.

Окислительной способностью не обладают нейтральные атомы с устойчивыми конфигурациями `s^2` и `s^2p^6`. У остальных элементов в таблице Менделеева окислительная способность нейтральных атомов повышается слева направо и снизу вверх.

понятие, позволяющее оценить способность атома оттягивать на себя электронную плотность при образовании химического соединения. Согласно одному из определений (Малликен), электроотрицательность можно определить как полусумму энергии ионизации и сродства к электрону:

В периодах ЭО растёт, а в группах уменьшается с ростом `»Z»`, то есть растёт от `»Cs»` к `»F»` по диагонали периодической системы. Это обстоятельство до некоторой степени определяет диагональное сродство элементов.

Для характеристики состояния элементов в соединениях введено понятие степени окисления.

Под степенью окисления понимают условный заряд атома элемента в соединении, вычисленный из предположения, что соединение состоит из ионов и валентные электроны оттянуты к наиболее электроотрицательному атому. Иначе говоря, степень окисления показывает, сколько своих электронов атом отдал (положительная), либо притянул к себе чужих (отрицательная).

Напишите электронную конфигурацию атома фосфора и составьте орбитальную диаграмму его валентного уровня. Определите все его возможные степени окисления. Напишите электронные конфигурации всех его заряженных частиц. Расположите данные частицы в порядке увеличения радиуса.

Орбитальная диаграмма валентного уровня:

Для того, чтобы принять конфигурацию благородного газа, фосфор может либо принять `3` электрона (тогда он примет конфигурацию аргона), либо отдать все свои валентные пять электронов (тогда он примет конфигурацию неона). Таким образом, низшая степень окисления фосфора равна `(–3)`, а высшая – `(+5)`.

Однако кроме этих крайних степеней окисления фосфор может проявлять ещё и промежуточную степень окисления `(+3)` за счёт отдачи своих непарных валентных электронов с `p`-подуровня.

Конфигурации заряженных частиц фосфора:

Расположим данные заряженные частицы в порядке возрастания радиуса. Следует помнить, что число протонов в ядре не изменилось, а, значит, отрицательно заряженная частица, у которой электронов больше, чем протонов, будет иметь бóльший радиус, и чем ниже заряд частицы, тем больше её радиус. И наоборот, чем выше заряд частицы, тем меньше её радиус, так как силы притяжения электронов к ядру у такой частицы преобладают над силами межэлектронного отталкивания:

Источник

Что такое энергия ионизации и от чего зависит

Энергия ионизации — это количество энергии, которое изолированный атом в основном электронном состоянии должен поглотить для освобождения электрона, в результате чего образуется ион.

Эта величина обычно выражается в кДж/моль или количество, необходимое для того, чтобы потерять один электрон.

Образование ионов

Ионы — это атомы, которые получили или потеряли электроны. Образуется ионизирующее излучение со своими положительными и отрицательными особенностями для человека. При рассмотрении первоначально нейтрального атома, вытеснение первого электрона потребует меньше работы, чем вытеснение второго, второй потребует меньше, чем третьего и так далее. Для вытеснение каждого последующего электрона требуется больше работы. Это происходит потому, что после потери первой отрицательно заряженной элементарной частицы общий заряд атома становится положительным, а отрицательные силы будут притягиваться к положительному заряду новообразованного иона.

Чем больше отрицательно заряженных элементарных частиц потеряно, тем более положительным будет этот ион, тем труднее отделить другие электроны от этого атома.

В общем, чем дальше электрон от ядра, тем легче его изгнать. Другими словами, энергия ионизации является функцией атомного радиуса: чем больше радиус, тем меньше количество работы, необходимой для удаления электрона с внешней орбитали. Например, было бы гораздо легче забрать электроны от более крупного элемента Ca (кальция), чем от того, где они крепче удерживаются к ядру как Cl (хлор).

Например, энергия ионизации натрия (щелочного металла) составляет 496 кДж/моль, тогда как хлора — 1251,1 кДж/моль.

Элементы, находящиеся близко друг к другу в периодической таблице, или элементы, не имеющие большой разницы в энергии ионизации, образуют полярные ковалентные или ковалентные связи. Например, углерод и кислород делают СО₂ (углекислый газ) находящиеся близко один к другому на периодической таблице. Они поэтому формируют ковалентное скрепление. Углерод и хлор образуют CCl₄ (четыреххлористый углерод) другой молекулой, которая ковалентно связана.

Периодическая таблица и тренд ионизации

Энергия ионизации зависит от атомного радиуса. Так как идя справа налево по периодической таблице, атомный радиус увеличивается, а энергия ионизации уменьшается слева направо в периодах и вниз по группам.

Объяснение шаблона в первых нескольких элементах

Литий — 1s22s1. Свой внешний электрон находится на втором энергетическом уровне, гораздо более удаленнее от ядра. Можно утверждать, что это было бы компенсировано дополнительным протоном в ядре, но электрон не чувствует полной тяги ядра — он экранируется.

Исключения из этой тенденции наблюдаются для щелочноземельных металлов (группа 2: бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba), радий (Ra), унбинилий (Ubn) и элементов группы азота (группа 5: азот (N); фосфор (P); мышьяк (As); сурьма (Sb); висмут (Bi)). Группы 2 и 5 имеют полностью и наполовину заполненную электронную конфигурацию соответственно, поэтому для удаления отрицательно заряженных элементарных частиц из полностью заполненных орбиталей требуется больше работы, чем из неполнозаполненных.

Щелочные металлы (группа I) обладают малой энергией ионизации, особенно по сравнению с галогенами или группой VII.

В дополнение к радиусу (расстоянию между ядром и электронами на самой внешней орбите), количество электронов между ядром, в самой внешней оболочке, также влияет на энергию ионизации.

Этот эффект, при котором полный положительный заряд ядра не ощущается внешними электронами из-за отрицательных зарядов внутренних, частично отменяющих положительный заряд, называется экранированием.

Чем больше электронов защищает внешнюю электронную оболочку от ядра, тем меньше работы требуется для вытеснения отрицательно заряженной элементарной частицы из указанного атома.

Чем выше эффект экранирования требуется меньше приложить работы. Из-за экранирующего эффекта энергия ионизации уменьшается сверху вниз в группе. Из таблицы Менделеева видно что Цезий имеет низкую, а фтор самую высокую энергию ионизации (за исключением гелия и неона).

Для чего необходимо знать про эту величину

Падение энергии ионизации при движении вниз таблицы приводит к снижению энергии активации и, следовательно, к более быстрым реакциям.

Энергия ионизации являются одним из наиболее важных факторов, которые необходимо учитывать при оценке прочности химических связей и прогнозировании того, как химические вещества будут связываться друг с другом. Но это не свободная энергия.

Источник

Какой элемент имеет наименьшую ионизацию?

Исходя из этой тенденции, считается, что цезий имеет самую низкую энергию ионизации, а фтор, как говорят, имеет самую высокую энергию ионизации (за исключением гелия и неона).

У кого наименьшая энергия первой ионизации?

Ответ проверен экспертом

Какой период имеет самую низкую энергию ионизации?

Поскольку заряд ядра обязательно уменьшается по отношению к валентной оболочке, щелочные металлы демонстрируют самые низкие энергии ионизации, и эти энергии (разумно) уменьшаются по Группе.

У чего самая высокая энергия ионизации?

Энергия ионизации уменьшается сверху вниз в группах и увеличивается слева направо в течение периода. Таким образом, у гелия самая большая первая энергия ионизации, а у франция одна из самых низких.

Какой элемент имеет наименьший атомный радиус?

У какого металла самая низкая энергия ионизации?

Исходя из этой тенденции, считается, что цезий имеет самую низкую энергию ионизации, а фтор, как говорят, имеет самую высокую энергию ионизации (за исключением гелия и неона).

Что такое первая ионизация?

Какова первая энергия ионизации кислорода?

Энергия первой ионизации кислорода 13.6181 эВ.

У какой группы самая высокая вторая энергия ионизации?

Таким образом, вторая энергия ионизации натрия чрезвычайно высока.

Почему есть исключения из энергии ионизации?

Исключения из тенденции энергии ионизации

Первая энергия ионизации бора меньше, чем у бериллия, а первая энергия ионизации кислорода меньше, чем у азота. Причина расхождения связана с электронной конфигурацией этих элементов и правилом Хунда.

Как найти энергию ионизации?

Как определить валентную орбиталь элемента

Какой химический символ у гелия?

Какой элемент во втором периоде имеет наибольший атомный радиус?

Элементом второго периода с наибольшим атомным радиусом является литий (Li).

Источник

У какой группы атомов минимальное значение энергии ионизации

Химия

1.2.1. Закономерности изменения свойств элементов и их соединений по периодам и группам

Закономерности изменения свойств элементов и их соединений по периодам и группам

Экспериментальными исследованиями была установлена зависимость химических и физических свойств элементов от их положения в периодической системе.

Энергия ионизации является мерой восстановительной способности атома. Чем ниже значение энергии ионизации, тем выше восстановительная способность атома. Атомы, теряя электрон, превращаются в положительно заряженные ионы.

Сродство к электрону называется энергия, которая выделяется при присоединении электрона к атому, молекуле или радикалу.

Энергия сродства к электрону атомов закономерно изменяется в соответствии с характером электронных структур атомов элементов. В периодах слева направо сродство к электрону и окислительные свойства элементов возрастают. В группах сверху вниз сродство к электрону, как правило, уменьшается.

Галогены отличаются самым высоким сродством к электрону, т.к. присоединяя один электрон к нейтральному атому, она приобретает законченную электронную конфигурацию благородного газа.

Характеристика о том, какой из атомов легче отдает или присоединяет электрон, называется электроотрицательностью которая равна полусумме энергии ионизации и сродства к электрону.

Электроотрицательность возрастает в направлении слева направо для элементов каждого периода и уменьшается в направлении сверху вниз для элементов одной и той же группы ПС.

Источник