Tìm kiếm khái niệm hóa học

Hãy nhập vào khái niệm bất kỳ để bắt đầu tìm kiếm

Năng lượng ion hóa | Khái niệm hoá học

Năng lượng Ion hóa I là năng lượng cần tiêu tốn để tách một electron ra khỏi nguyên tử ở thể khí không bị kích thích. Năng lượng ion hóa là đại lượng đặc trưng cho khả năng nhường electron của nguyên tử, nghĩa là đặc trưng cho tính kim loại của nguyên tố. I càng nhỏ nguyên tử càng dễ nhường electron, do đó tính kim loại và tính khử của nguyên tố càng mạnh.


1. Khái niệm

Năng lượng Ion hóa I là năng lượng cần tiêu tốn để tách một electron ra khỏi nguyên tử ở thể khí không bị kích thích

X (k) + I X+(k) + e

Như vậy, năng lượng năng lượng ion hóa là đại lượng đặc trưng cho khả năng nhường electron của nguyên tử, nghĩa là đặc trưng cho tính kim loại của nguyên tố. I càng nhỏ nguyên tử càng dễ nhường electron, do đó tính kim loại và tính khử của nguyên tố càng mạnh. 

Năng lượng ion hóa thường được biểu diễn bằng kJ/ntg hay eV/nt. Khi biểu diễn bằng eV thì năng lượng ion hóa có trị số bằng thế ion hóa tính theo V

Năng lượng ion hóa được xác định dựa trên các dữ kiện thực nghiệm quang phổ.

Năng lượng ion hóa của nguyên tử phụ thuộc vào điện tích hạt nhân, số lượng tử chính n, tác dụng chắn hạt nhân của các electron bên ngoài. Khi điện tích hạt nhân và khả năng xâm nhập của electron bên ngoài tăng thì năng lượng ion hóa tăng. Ngược lại, khi số lượng tử chính và tác dụng chắn của các lớp electron bên trong tăng thì năng lượng ion hóa lại giảm. Như vậy, năng lượng ion hóa cũng phụ thuộc vào cấu trúc electron nguyên tử.

2. Sự biến đổi năng lượng ion hóa 

hinh-anh-nang-luong-ion-hoa-139-0

Đối với nguyên tử nhiều electron chúng ta sẽ có nhiều giá trị năng lượng ion hóa ứng với quá trình bứt electron thứ nhất (I1), thứ hai (I2), thứ ba (I3).... trong đó I1 < I2 < I3... Vì bây giờ việc bứt electron thứ hai, thứ ba... không phải ra khỏi nguyên tử mà là ra khỏi ion dương có điện tích +1, +2... do đó đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng lớn hơn.

Đặc trưng thay 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 sự phuộc của năng lượng tách electron thứ nhất ra khỏi nguyên tử (I1) vào điện tích hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố. Chúng ta thấy, năng lượng ion hóa của các nguyên tố nói chung tăng dần từ đầu đến cuối chu kì, trong đó các nguyên tố s nhóm I có I1 nhỏ nhất, còn các nguyên tố p nhóm VIII có I1 lớn nhất.

Tuy nhiên, trên các đoạn đường cong ứng với sự tăng năng lượng ion hóa nói trên chúng ta thấy có những cực đại và cực tiểu nhỏ. Chẳng hạn đối với các chu kì II, III, IV những cực trị này xuất hiện ở các cặp nguyên tố: Be - B; N - O; Mg - Al; P-S; Zn - Ga, As - Se...

Nguyên tố Na đầu chu kì có I1 nhỏ nhất. Nguyên tố Mg tiếp theo có I1 lớn hơn là do sự tăng điện tích hạt nhân gây nên. Nhưng sự tăng tiếp tục điện tích hạt nhân ở nguyên tố sau Mg và Al không làm tăng I1 của nó. Sỡ dĩ như vậy là vì khi so sánh cấu tạo nguyên tử của các nguyên tố Mg và Al chúng ta thấy 2 electron phân lớp ngoài cùng (3s) của Mg có khả năng xâm nhập vào vùng gần hạt nhân sâu hơn electron phân lớp ngoài cùng 3p của Al nên chúng bị hạt nhân hút mạnh hơn electron này.

Mặt khác, do xâm nhập sâu hơn nên các electron 3s có tác dụng chắn hạt nhân nguyên tử đối với electron 3p. Như vậy, electron 3p của Al vừa ở xa hạt nhân hơn lại vừa bị chắn với hạt nhân mạnh hơn so với các electron 3s của Mg, do đó liên kết với hạt nhân nguyên tử kém bền hơn, đưa đến nguyên tố Al có I1 nhỏ hơn so với nguyên tố Mg. 

Đối với hai nguyên tố tiếp theo Al là Si và P năng lượng ion hóa lại tiếp tục tăng lên. Nguyên nhân của nó cũng là sự tăng điện tích hạt nhân. Nhưng đến đây, khi chuyển sang nguyên tố S tiếp theo năng lượng ion hóa lại giảm xuống. Điều này có thể được giải thích như sau: trong khi cấu trúc bán bão hòa 3p3 của P củng cố thêm độ bền của cấu hình 3s2 thì việc thêm một electron ghép đôi vào orbital 3p trong nguyên tử S lại dẫn đến giảm lực hút của hạt nhân do sự xuất hiện lực đẩy giữa hai electron có spin ngược nhau trên orbital 3p này.

Sau đó năng lượng ion hóa lại tiếp tục tăng lên đối với những nguyên tố còn lại của chu kì và đạt được giá trị cực đại ở nguyên tố cuối chu kì là Ar. Sự tăng I1 ở đây cũng do sự tăng điện tích hạt nhân gây nên. Cấu hình bão hòa s2p6 là cấu hình có tính đối xứng cao nhất và bền nhất, nên trong chu kì 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. Trong các phân nhóm chính theo chiều tăng điện tích hạt nhân năng lượng ion hóa giảm, ngược lại trong phân nhóm phụ theo chiều này năng lượng ion hóa lại tăng. 

Sự giảm I1 trong các phân nhóm chính là do theo chiều tăng điện tích hạt nhân, số lớp electron tăng lên, đồng thời hiệu ứng chắn của các electron bên trong cũng tăng lên, tất cả điều này đưa đến giảm lực hút giữa hạt nhân và những electron bên ngoài. Còn sự tăng I1 trong phân nhóm phụ được giải thích bằng ưu thế của việc tăng điện tích hạt nhân và hiệu ứng xâm nhập của các electron s lớp ngoài cùng.

 

Total rating:

Rating: / 5 star

Các khái niệm hoá học liên quan

Sự hóa hơi

Sự hóa hơi là sự chuyển từ thể lỏng sang thể hơi, có thể xảy ra dưới 2 hình thức : bay hơi và sôi.

View more

Thuốc thử Collins

Thuốc thử Collins là phức của crom (VI) oxit với pyridin trong diclometan. Nó là một phức kim loại-pyridin có màu đỏ và được sử dụng để oxy hóa rượu chính thành aldehyde mà không bị oxy hóa quá mức. Công thức phân tử của nó là C10H10CrN2O3 . Nó rất hữu ích để oxy hóa các hợp chất nhạy cảm với axit, và quá trình này được gọi là quá trình oxy hóa Collins.

View more

Hợp chất Curcumin - Chất chống ung thư

Curcumin được tìm thấy là một tác nhân chống ung thư cực kỳ hứa hẹn, nhắm mục tiêu vào các con đường khác nhau liên quan với sự tiến triển ung thư. Các nghiên cứu tiếp tục tím ra những khía cạnh mới về chế độ hoạt động của nó và sự tương tác của nó với hệ thống miễn dịch đang nổi lên như là một thành phần quan trọng trong các đặc tính chống ung thư của curcumin.

View more

Hợp chất hữu cơ

Hợp chất hữu cơ là một lớp lớn của các hợp chất hóa học mà các phân tử của chúng có chứa cacbon. Các hợp chất hữu cơ có thể có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc do các phản ứng nhân tạo.

View more

Halogen

Nhóm VIIA của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học gồm các nguyên tố flo (F), clo (Clo), brom (Br), Iot (I) và atatin (At), được gọi chung là halogen (Tiếng Hilap halogennao có nghĩa là tạo nên muối ăn). Chúng là các nguyên tố phi kim, tính chất hóa học điển hình của các halogen là oxi hóa mạnh, phản ứng tạo thành các hợp chất có tính axit mạnh với hydro, từ đó các muối đơn giản có thể được tạo ra.

View more
Xem tất cả khái niệm hoá học

Interesting facts about chemistry you may not know

Interesting facts about hydrogen - the lightest element in the periodic table.

Hydrogen is the first element in the periodic system table. Hydrogen is known to be the lightest of all, the most abundant in the Universe, the essential element for life

View more

Interesting facts about helium

Helium is the first rare gas element in the periodic system table. In the Universe, it ranks second in abundance after elemental hydrogen.

View more

Interesting facts about lithium

Lithium is the alkali metal element, located in the third cell in the periodic table system. Lithium is the lightest of all solid metals and can cut a knife.

View more

Interesting Facts About Beryllium

Beryllium is the lightest alkaline earth metal. Beryllium is found in precious stones such as emeralds and aquamarine. Beryllium and its compounds are both carcinogenic.

View more

Interesting Facts About Carbon

Carbon is the non-metallic element in the sixth cell in the periodic system table. Carbon is one of the most important elements in all life, it is also known as the back.

View more