طاقة التأين: إمكانات ، طرق لتحديدها
تشير طاقة التأين إلى الحد الأدنى من الطاقة ، والتي يتم التعبير عنها عادة بوحدات الكيلوجول لكل مول (kJ / mol) ، وهي ضرورية لإنتاج انفصال الإلكترون الموجود في ذرة في مرحلة الغاز في حالتها الأساسية.
تشير الحالة الغازية إلى الحالة التي تتحرر فيها من التأثيرات التي يمكن أن تمارسها الذرات الأخرى على نفسها ، تمامًا كما يتم التخلص من أي تفاعل بين الجزيئات. حجم طاقة التأين هي معلمة لوصف القوة التي يرتبط بها الإلكترون بالذرة التي هو جزء منها.
بمعنى آخر ، كلما زادت كمية طاقة التأين المطلوبة ، كلما زاد تعقيد انفصال الإلكترون المعني.
إمكانات التأين
تُعرَّف إمكانات التأين لذرة أو جزيء على أنها الحد الأدنى من الطاقة التي يجب تطبيقها للتسبب في فصل إلكترون من الطبقة الخارجية للذرة في حالتها الأرضية وبشحنة محايدة ؛ وهذا هو ، طاقة التأين.
تجدر الإشارة إلى أنه عند الحديث عن احتمال التأين ، يتم استخدام المصطلح الذي وقع في مرحلة الإهمال. هذا لأنه في السابق كان تحديد هذه الخاصية يعتمد على استخدام الإلكتروستاتيكي المحتمل لعينة الاهتمام.
باستخدام هذه الإمكانات الإلكتروستاتيكية ، حدث شيئان: تأين النوع الكيميائي وتسريع عملية فصل الإلكترون الذي كان مطلوبًا إزالته.
لذلك عند البدء في استخدام التقنيات الطيفية لتحديدها ، تم استبدال مصطلح "طاقة التأين" بعبارة "طاقة التأين".
ومن المعروف أيضًا أن الخواص الكيميائية للذرات تتحدد بتكوين الإلكترونات الموجودة في أكثر مستويات الطاقة الخارجية في هذه الذرات. ثم ، ترتبط طاقة التأين لهذه الأنواع ارتباطًا مباشرًا باستقرار إلكترونات التكافؤ الخاصة بها.
طرق لتحديد طاقة التأين
كما ذكرنا سابقًا ، فإن طرق تحديد طاقة التأين يتم توفيرها بشكل أساسي عن طريق عمليات التصوير الضوئي ، والتي تعتمد على تحديد الطاقة المنبعثة من الإلكترونات كنتيجة لتطبيق التأثير الكهروضوئي.
على الرغم من أنه يمكن القول أن التحليل الطيفي الذري هو الطريقة الأكثر إلحاحًا لتقدير طاقة التأين لعينة ما ، فإن لدينا أيضًا التحليل الطيفي الكهروضوئي ، حيث يتم قياس الطاقات التي ترتبط بها الإلكترونات بالذرات.
في هذا المعنى ، يعد التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية الكهروضوئية (المعروف أيضًا باسم يو بي إس اختصارًا باللغة الإنجليزية) تقنية تستخدم لإثارة الذرات أو الجزيئات من خلال تطبيق الأشعة فوق البنفسجية.
يتم ذلك من أجل تحليل تحولات الطاقة في معظم الإلكترونات الخارجية في الأنواع الكيميائية التي تمت دراستها وخصائص الروابط التي تشكلها.
من المعروف أيضًا أن التحليل الطيفي للأشعة السينية والإشعة فوق البنفسجية الشديدة ، والتي تستخدم نفس المبدأ الموصوف أعلاه مع وجود اختلافات في نوع الإشعاع الذي يؤثر على العينة ، والسرعة التي يتم بها طرد الإلكترونات والقرار تم الحصول عليها.
طاقة التأين الأولى
في حالة الذرات التي لديها أكثر من إلكترون واحد في مستواها الخارجي - وهو ما يسمى الذرات متعددة الإلكترونات - قيمة الطاقة اللازمة لبدء أول إلكترون من الذرة في حالتها الأرضية المعادلة التالية:
الطاقة + A (g) → A + (g) + e-
يرمز "A" إلى ذرة أي عنصر ويتم تمثيل الإلكترون المنفصل على أنه "e". ينتج عن هذا طاقة التأين الأولى ، والمشار إليها باسم "I 1 ".
كما يتضح ، يتم إجراء تفاعل ماص للحرارة ، حيث يتم تزويد الذرة بالطاقة للحصول على إلكترون إضافي إلى كاتيون هذا العنصر.
وبالمثل ، فإن قيمة طاقة التأين الأولى للعناصر الموجودة في نفس الفترة تزيد بشكل متناسب مع الزيادة في عددهم الذري.
هذا يعني أنه ينخفض من اليمين إلى اليسار في فترة ، ومن أعلى إلى أسفل في نفس المجموعة من الجدول الدوري.
بهذا المعنى ، تتمتع الغازات النبيلة بمقادير عالية في طاقاتها المؤينة ، في حين أن العناصر التي تنتمي إلى المعادن الأرضية القلوية والقلوية لها قيم منخفضة لهذه الطاقة.
طاقة التأين الثانية
بنفس الطريقة ، عند بدء تشغيل إلكترون ثانٍ من نفس الذرة ، يتم الحصول على طاقة التأين الثانية ، وترمز إلى "I 2 ".
الطاقة + A + (g) → A2 + (g) + e-
يتم اتباع نفس المخطط بالنسبة إلى طاقات التأين الأخرى عند بدء تشغيل الإلكترونات التالية ، مع العلم أنه بعد انفصال الإلكترون من الذرة في حالته الأرضية ، ينخفض التأثير البغيض بين الإلكترونات المتبقية.
نظرًا لأن الخاصية المسماة "الشحنة النووية" لا تزال ثابتة ، يلزم توفير قدر أكبر من الطاقة لبدء إلكترون آخر من النوع الأيوني ذي الشحنة الإيجابية. لذلك تزداد طاقات التأين ، كما هو موضح أدناه:
I 1 <I 2 <I 3 <... <I n
أخيرًا ، بالإضافة إلى تأثير الشحنة النووية ، تتأثر طاقات التأين بالتكوين الإلكتروني (عدد الإلكترونات في غلاف التكافؤ ونوع المدار المشغول وما إلى ذلك) والشحنة النووية الفعالة للإلكترون المراد فصله.
بسبب هذه الظاهرة ، فإن معظم جزيئات الطبيعة العضوية لها قيم عالية من طاقة التأين.
