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

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:

E_i = E₂ − E₁, где

• E₁ — начальное состояние электрона в атоме, 
• E₂ — конечное состояние.

Экранирование

Экранирование – результат отражения положительного заряда ядра внешними электронами. Оно связано с тем, что отрицательный заряд частично отменяет положительный. Чем больше электронов на внешнем слое атома, тем меньше первый ионизационный потенциал. 

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: 

• в периоде слева направо она увеличивается;


• в группе сверху вниз она уменьшается, т. к. увеличивается расстояние электрона до ядра.

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. 

Na	Mg	Al	Si	P	S	Cl	Ar
5,14	7,64	6	8,15	11	10,36	13,01	15,8

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.