Энергія іянізацыі атама

Энергія іянізацыі - асноўная характарыстыка атама. Менавіта яна вызначае прыроду і трываласць хімічных сувязяў, якія здольны ўтвараць атам. Аднаўленчыя ўласцівасці рэчывы (простага) таксама залежаць ад гэтай характарыстыкі.

Паняцце «энергія іянізацыі» часам замяняюць паняццем «першы іянізацыйны патэнцыял» (I1), маючы на ўвазе пад гэтым самую маленькую энергію, якая патрэбна для таго, каб электрон адышоў ад вольнага атама, калі той знаходзіцца ў такім стане энергіі, якое называецца ніжэйшых.

У прыватнасці, для атама вадароду так называюць энергію, якая патрабуецца для адрыву электрона ад пратона. Для атамаў з некалькімі электронамі існуе паняцце другога, трэцяга і г.д. іянізацыйных патэнцыялаў.

Энергія іянізацыі атама вадароду - гэта сума, адным складнікам якой з'яўляецца энергія электрона, а іншым - патэнцыйная энергія сістэмы.

У хіміі энергія атама вадароду пазначаецца сімвалам «Ea», а суму патэнцыйнай энергіі сістэмы і энергіі электрона можна выказаць формулай: Ea = E + T = -Ze / 2.R.

З гэтага выказвання відаць, што стабільнасць сістэмы напрамую звязана з зарадам ядра і адлегласці паміж ім і электронам. Чым менш гэта адлегласць, чым мацней зарад ядра, тым мацней яны прыцягваюцца, тым стабільней і ўстойлівей сістэма, тым большая колькасць энергіі неабходна выдаткаваць на разрыў гэтай сувязі.

Відавочна, што па ўзроўні выдаткаванай для разбурэння сувязі энергіі можна параўноўваць стабільнасць сістэм: чым больш энергія, тым стабільней сістэма.

Энергія іянізацыі атама - (сіла, якая неабходна для разбурэння сувязяў у атаме вадароду) была разлічана эксперыментальным шляхам. Сёння яе значэнне вядома дакладна: 13,6 эВ (электронвольт). Пазней навукоўцы, таксама пры дапамозе цэлай серыі эксперыментаў, здолелі разлічыць энергію, якая патрабуецца для разбурэння сувязі атам - электрон ў сістэмах, якія складаюцца з адзінага электрона і ядра з зарадам, у два разы перавышаюць зарад атама вадароду. Экпериментальным шляхам ўстаноўлена, што ў такім выпадку патрабуецца 54,4 электронвольт.

Вядомыя законы электрастатыкі абвяшчаюць, што энергія іянізацыі, неабходнай для таго, каб разарваць сувязь паміж супрацьпастаўленыя зарадамі (Z і е), пры ўмове, што яны размешчаны на адлегласці R, фіксуецца (вызначаецца) такім раўнаннем: T = Ze / R.

Такая энергія прапарцыйная велічыні зарадаў і, адпаведна, знаходзіцца ў зваротнай залежнасці да адлегласці. Гэта цалкам натуральна: чым мацней зарады, тым мацней сілы злучаюць іх, тым больш магутны высілак патрабуецца прыкласці, каб разбурыць сувязь паміж імі. Гэта ж тычыцца і адлегласці: чым яно менш, тым мацней энергія іянізацыі, тым больш вілаў прыйдзецца прыкласці для разбурэння сувязі.

Гэта разважанне тлумачыць, чаму сістэма атамаў з моцным зарадам ядра стабільней і мае патрэбу ў большай энергіі для адрыву электрона.

Адразу ўзнікае пытанне: "Калі зарад ядра толькі ўдвая мацней, чаму энергія іянізацыі, неабходная для адрыву электрона, павялічваецца не ў два, а ў чатыры разы? Чаму яна раўняецца падвоенаму зараду, ўзятаму ў квадрат (54,4 / 13,6 = 4 )? ".

Гэта супярэчнасць тлумачыцца даволі проста. Калі зарады Z і е ў сістэме знаходзяцца адносна ва ўзаемным стане нерухомасці, то энергія (Т) прапарцыйная зараду Z, а павялічваюцца яны прапарцыйна.

Але ў сістэме, дзе электрон з зарадам е робіць абароты ядра з зарадам Z, а Z ўзмацняецца, прапарцыйна памяншаецца радыус кручэння R: электрон з большай сілай прыцягваецца да ядра.

Выснову відавочны. На энергію іянізацыі дзейнічае зарад ядра, адлегласць (па радыусе) ад ядра да вышэйшай кропкі зарадавай шчыльнасці вонкавага электрона; сіла адштурхвання паміж вонкавымі электронамі і мера пранікальнай здольнасці электрона.