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

Phản ứng trùng hợp

Polime là những hợp chất mà phân tử gồm hàng ngàn hàng vạn mắt xích lặp lại. Mỗi mắt xích đó được hình thành từ các phân tử nhỏ gọi là monome. Số lượng mắt xích lặp lại gọi là hệ số trùng hợp. Phản ứng cộng liên tiếp nhiều monome tạo thành phân tử polime gọi là phản ứng polime hóa hay phản ứng trùng hợp.

View more

Khắc hoa văn trên thủy tinh

Chúng ta thường nhìn thấy các sản phẩm công nghệ thủy tinh tinh xảo có khắc các hình hoa văn.Trong phòng thí nghiệm, cũng thường sử dụng các loại máy thủy tinh khắc các vạch nhỏ như nhiệt kế, ống đo, công tơ gút... Thủy tinh rất cứng và trơn, nếu muốn khắc các hoa văn và vạch trên nó giống như những bức tranh điêu khắc thì rất khó khăn. Vậy, những nét hoa văn trên các sản phẩm thủy tinh được khắc như thế nào?

View more

Tinh dầu

Tinh dầu là hỗn hợp của nhiều thành phần, thường có mùi thơm, không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ, bay hơi được ở nhiệt độ thường, có nguồn gốc chủ yếu là thực vật. Tinh dầu được sử dụng trong sản xuất nước hoa, mỹ phẩm, sữa tắm, xà phòng, tạo hương vị cho đồ uống và thực phẩm.

View more

Ankadien

Ankadien, Dien hay Diolefin là tên gọi của các hiđrôcacbon không no, mạch hở có 2 liên kết nối đôi trong phân tử. Công thức chung của dãy đồng đẳng Ankadien là: CnH2n-2 (n ≥ 3).

View more

Ion

Nguyên tử trung hòa về điện. Ion hay điện tích là một nguyên tử hay nhóm nguyên tử bị mất hay thu nhận thêm được một hay nhiều electron. Một ion mang điện tích âm, khi nó thu được một hay nhiều electron, được gọi là anion hay điện tích âm, và một ion mang điện tích dương khi nó mất một hay nhiều electron, được gọi là cation hay điện tích dương.

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