شیمیکده

انرژی یونش

انرژی لازم برای جداکردن بیرونی ترین الکترون از یک مول اتم خنثی در حالت گازی شکل را انرژی نخستین یونش (₁IE) می گویند.

انرژی دومین یونش یک اتم همواره از انرژی نخستین یونش آن بیشتر است، زیرا الکترون اول از یک اتم خنثی جدا می شود، اما الکترون دوم از یک یون مثبت. به همین ترتیب، انرژی سومین یونش بیشتر از دومین یونش است و تا آخر. یعنی : 

تغییرات بزرگ در میان انرژی های یونش یک اتم، وجود لایه های الکترونی را تایید می کند. اگر الکترونی از یک لایه و الکترون بعدی از لایه درونی تر (نزدیکتر به هسته) جدا شود، تفاوت انرژی یونش آنها بسیار زیاد خواهد بود. این افزایش زیاد را جهش بزرگ در میان انر ژی های یونش می نامند.

مثلا" در میان انرژی های یونش متوالی اتم فلوئور(_۹F) یک جهش بزرگ بین IE₇ و IE₈ وجود دارد. یعنی جایی که الکترون های لایه دوم(2=n) جدا شده و به سراغ لایه اول (1=n) می رویم.

    IE₁          IE₂          IE₃             IE₄            IE₅           IE₆           IE₇            IE₈           IE₉ 

 106430     92040       17870       15160       11020        8410         6050       3370       1680  

به طور کلی می توان نوشت :

1 + تعداد جهش های بزرگ در میان انرژی های یونش متوالی اتم = تعداد لایه های الکترونی اصلی

مثال: در میان انرژی های یونش متوالی اتم عنصر A سه جهش بزرگ وجود دارد. اگر اولین جهش بین IE_{3 و} IE₄باشد، عدد اتمی عنصر A چند است؟

پاسخ: چون سه جهش بزرگ وجود دارد، پس اتم این عنصر چهار لایه الکترونی دارد و از آنجا که اولین جهش بزرگ بین IE₃  و IE₄ است، پس در لایه ظرفیت این اتم 3 الکترون وجود دارد. لذا این عنصر به تناوب چهارم و گروه سیزدهم جدول تناوبی تعلق دارد و عدد اتمی آن 31 می باشد.

نکته: در هر دوره از جدول تناوبی با افزایش عدد اتمی، بار موثر هسته زیاد شده و همزمان با کاهش شعاع اتمی، نیروی جاذبه هسته بر الکترون های ظرفیت افزایش می یابد و درنتیجه انرژی نخستین یونش از چپ به راست افزایش می یابد.

نکته: البته در این مورد استثناهایی هم وجود دارد که بسیار مهم است. در میان عنصرهای گروه دوم و سیزدهم و همچنین گروه پانزدهم و شانزدهم به جای افزایش انرژی نخستین یونش، کاهش وجود دارد.

این امر به دلیل وجود اوربیتال کاملا" پرs در لایه ظرفیت اتم عنصرهای گروه دوم و اوربیتال نیمه پر p در لایه ظرفیت اتم عنصرهای گروه پانزدهم است که باعث به وجود آمدن حالت های پایدار در آرایش الکترونی اتم عنصرهای این دو گروه شده است. بنابراین جداکردن الکترون از اتم این عنصرها نسبت به عنصر بعد از آنها سخت تر می شود.

در هر گروه از جدول تناوبی از بالا به پایین گروه با افزایش شعاع اتمی، جاذبه هسته بر الکترون های لایه ظرفیت کاهش یافته و درنتیجه انرژی نخستین یونش کاهش می یابد.