So sánh năng lượng ion hóa

Có hai nguyên tố K, Na để so sánh năng lượng ion hóa thứ nhất của K và Na, ta viết cấu hình e của K và Na, ta thấy K có 6 lớp e, Na có 4 lớp e nên lực liên kết giữa e với hạt nhân của Na lớn hơn của K

Câu hỏi: Có hai nguyên tố K, Na. So sánh năng lượng ion hóa thứ nhất của K và Na?

Câu trả lời đúng nhất:

Ta có:

K có 6 lớp e, Na có 4 lớp e nên lực liên kết giữa e với hạt nhân của Na lớn hơn của K

→ Năng lượng ion hóa thứ nhất của K < năng lượng ion hóa thứ nhất của Na.

Kiến thức vận dụng trả lời câu hỏi

1. Năng lượng ion hóa là gì?

Năng lượng ion hóa ( E i) được định nghĩa một cách định tính là lượng năng lượng cần thiết để loại bỏ electron liên kết lỏng lẻo nhất, electron hóa trị, của một nguyên tử khí bị cô lập để tạo thành cation. 

Đây là năng lượng tối thiểu cần thiết để tạo ra một cation bằng cách tách một electron khỏi nguyên tử khí hoặc nhóm nguyên tử ở trạng thái ổn định nhất (trạng thái mặt đất) thành vô cực. Do đó, các nguyên tử có năng lượng ion hóa thấp hơn có xu hướng trở thành cation. Khi điều này được biểu thị bằng đơn vị điện tử vôn eV, nó được gọi là điện thế ion hóa hoặc điện áp ion hóa. Độ lớn của năng lượng ion hóa của một nguyên tử bị chi phối bởi cấu hình electron của lớp vỏ ngoài cùng và điện tích hạt nhân hiệu dụng. Các nguyên tử có khả năng trở thành cation, và các nguyên tử halogen và khí hiếm ít có khả năng trở thành cation). Trong trường hợp các nguyên tố thuộc cùng một nhóm, năng lượng ion hóa giảm khi số nguyên tử tăng. Thuật ngữ năng lượng ion hóa đôi khi được sử dụng để ion hóa trong một dung dịch như dung dịch nước. Tuy nhiên, trong trường hợp này, giá trị nhỏ hơn bởi năng lượng hòa tan (nhiệt của hydrat hóa) so với giá trị trong pha khí.

- Năng lượng được giải phóng khi các nguyên tử và electron trung tính tách ra vô hạn để tạo thành anion là Ái lực điện tử Đây là thước đo mức độ dễ dàng của một anion của một nguyên tử.

- Còn được gọi là: tiềm năng ion hóa, IE, IP, ΔH

- Đơn vị : Năng lượng ion hóa được tính bằng đơn vị kilojoule trên mol (kJ/mol) hoặc electron vôn (eV).

2. Xu hướng năng lượng ion hóa trong bảng tuần hoàn

Sự ion hóa, cùng với bán kính nguyên tử và ion, độ âm điện, ái lực của điện tử và tính kim loại, tuân theo một xu hướng trong bảng tuần hoàn các nguyên tố.

Năng lượng ion hóa nói chung tăng khi di chuyển từ trái sang phải trong một chu kỳ nguyên tố (hàng). Điều này là do bán kính nguyên tử nói chung giảm khi chuyển động trong một chu kỳ, do đó có lực hút hiệu dụng lớn hơn giữa các electron mang điện tích âm và hạt nhân mang điện tích dương. Độ ion hóa có giá trị nhỏ nhất đối với kim loại kiềm ở bên trái của bảng và cực đại đối với khí quý ở ngoài cùng bên phải của chu kỳ. Khí quý có vỏ hóa trị lấp đầy nên nó chống lại sự tách electron.

Sự ion hóa giảm dần khi di chuyển từ trên xuống dưới của nhóm nguyên tố (cột). Điều này là do số lượng tử chính của electron lớp ngoài cùng tăng lên khi di chuyển xuống một nhóm. Có nhiều proton hơn trong nguyên tử di chuyển xuống một nhóm (điện tích dương lớn hơn), nhưng tác dụng là kéo các lớp vỏ electron vào, làm cho chúng nhỏ hơn và lọc các electron bên ngoài khỏi lực hấp dẫn của hạt nhân. Nhiều lớp vỏ electron được thêm vào di chuyển xuống một nhóm, do đó electron lớp ngoài cùng càng ngày càng xa hạt nhân.

3. Cách xác định nhóm từ Năng lượng ion hóa

- Xu hướng chung là Năng lượng ion hóa giảm theo nhóm bảng tuần hoàn.

- Di chuyển xuống một nhóm, một vỏ hóa trị được thêm vào.

- Các êlectron ngoài cùng ở xa hạt nhân mang điện dương hơn nên dễ bứt ra hơn.

4. Công thức tính năng lượng e

+) Năng lượng e trong nguyên tử H:

En = −13,6/n2 (eV) vớin ∈ N*: lượng tử số

+) Năng lượng ion hóa nguyên tử H:

ΔE = E∞ − E1 = hc / λ∞1

Lưu ý: Năng lượng ion hóa là năng lượng tối thiểu cần thiết để loại bỏ một electron từ một nguyên tử hay ion trong pha khí.Các đơn vị phổ biến nhất của năng lượng ion hóa là calo mỗi nốt ruồi (kJ / M) hoặc electronvolt (eV).Năng lượng ion hóa thể hiện tính chu kỳ trong bảng tuần hoàn.Xu hướng chung là năng lượng ion hóa để tăng di chuyển từ trái sang phải qua một thời gian phần tử.Di chuyển trái sang phải qua một thời gian, bán kính nguyên tử giảm, do đó electron được nhiều thu hút vào (gần) hạt nhân.Xu hướng chung là năng lượng ion hóa để giảm di chuyển từ trên xuống dưới xuống một nhóm bảng tuần hoàn.Di chuyển xuống một nhóm, một vỏ hóa trị được bổ sung.Các electron ngoài cùng là thêm từ nhân dươngtính, vì vậy chúng dễ dàng hơn để loại bỏ.