و طاقة التأين يشير إلى الحد الأدنى من الطاقة، ويعبر عنه عادة بوحدات كيلوجول لكل مول (جول / مول)، وهو مطلوب لإنتاج الافراج عن إلكترون الموجود في ذرة في هذا الطور الغازي الذي هو في حالته أساسي.
تشير الحالة الغازية إلى الحالة التي تكون فيها خالية من التأثير الذي يمكن أن تمارسه الذرات الأخرى على نفسها ، وكذلك أي تفاعل بين الجزيئات. حجم طاقة التأين هو معلمة لوصف القوة التي يرتبط بها الإلكترون بالذرة التي هو جزء منها.
طاقة التأين الأولى
بمعنى آخر ، كلما زادت كمية طاقة التأين المطلوبة ، زادت صعوبة فصل الإلكترون المعني.
إمكانية التأين
تُعرَّف إمكانات التأين للذرة أو الجزيء على أنها الحد الأدنى من الطاقة التي يجب استخدامها للتسبب في انفصال الإلكترون عن الغلاف الخارجي للذرة في حالتها الأرضية وبشحنة متعادلة ؛ أي طاقة التأين.
وتجدر الإشارة إلى أنه عند الحديث عن إمكانات التأين ، يتم استخدام المصطلح الذي لم يتم استخدامه. هذا لأنه في السابق كان تحديد هذه الخاصية يعتمد على استخدام الجهد الكهروستاتيكي لعينة الاهتمام.
باستخدام هذا الجهد الكهروستاتيكي حدث شيئين: تأين الأنواع الكيميائية وتسريع عملية التخلص من الإلكترون المراد إزالته.
لذلك عند البدء في استخدام تقنيات التحليل الطيفي لتحديده ، تم استبدال مصطلح "جهد التأين" بـ "طاقة التأين".
وبالمثل ، من المعروف أن الخواص الكيميائية للذرات تتحدد من خلال تكوين الإلكترونات الموجودة في أقصى مستوى للطاقة في هذه الذرات. لذلك ، ترتبط طاقة التأين لهذه الأنواع ارتباطًا مباشرًا باستقرار إلكترونات التكافؤ الخاصة بها.
طرق تحديد طاقة التأين
كما ذكرنا سابقًا ، يتم تقديم طرق تحديد طاقة التأين بشكل أساسي من خلال عمليات الانبعاث الضوئي ، والتي تعتمد على تحديد الطاقة المنبعثة من الإلكترونات نتيجة لتطبيق التأثير الكهروضوئي.
على الرغم من أنه يمكن القول أن التحليل الطيفي الذري هو الطريقة الأكثر إلحاحًا لتحديد طاقة التأين لعينة ما ، إلا أنه يوجد أيضًا مطياف ضوئي إلكتروني ، يتم فيه قياس الطاقات التي ترتبط بها الإلكترونات بالذرات.
بهذا المعنى ، فإن التحليل الطيفي الضوئي للأشعة فوق البنفسجية - المعروف أيضًا باسم UPS لاختصاره باللغة الإنجليزية - هو تقنية تستخدم إثارة الذرات أو الجزيئات من خلال تطبيق الأشعة فوق البنفسجية.
يتم ذلك من أجل تحليل التحولات النشطة للإلكترونات الخارجية في الأنواع الكيميائية المدروسة وخصائص الروابط التي تشكلها.
يُعرف أيضًا التحليل الطيفي للإلكترون بالأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية الشديدة ، والتي تستخدم نفس المبدأ الموصوف سابقًا مع الاختلافات في نوع الإشعاع الذي يؤثر على العينة ، والسرعة التي يتم بها طرد الإلكترونات والدقة تم الحصول عليها.
طاقة التأين الأولى
في حالة الذرات التي تحتوي على أكثر من إلكترون واحد في المستوى الخارجي - أي ما يسمى بالذرات متعددة الإلكترونات - تُعطى قيمة الطاقة اللازمة لإزالة الإلكترون الأول من الذرة الموجودة في حالتها الأساسية بواسطة المعادلة التالية:
الطاقة + A (g) → A + (g) + e -
يرمز الحرف "A" إلى ذرة أي عنصر ويتم تمثيل الإلكترون المنفصل بالحرف "e - ". وهكذا يتم الحصول على طاقة التأين الأولى ، المشار إليها بـ "I 1 ".
كما يمكن رؤيته ، يحدث تفاعل ماص للحرارة ، حيث يتم توفير الطاقة للذرة للحصول على إلكترون يضاف إلى كاتيون ذلك العنصر.
وبالمثل ، فإن قيمة طاقة التأين الأولى للعناصر الموجودة في نفس الفترة تزداد بشكل متناسب مع الزيادة في عددها الذري.
هذا يعني أنه يتناقص من اليمين إلى اليسار في فترة ، ومن أعلى إلى أسفل في نفس المجموعة من الجدول الدوري.
وبهذا المعنى ، فإن الغازات النبيلة لها مقادير عالية في طاقات التأين الخاصة بها ، في حين أن العناصر التي تنتمي إلى المعادن الأرضية القلوية والقلوية لها قيم منخفضة لهذه الطاقة.
طاقة التأين الثانية
بالطريقة نفسها ، عن طريق إزالة إلكترون ثان من نفس الذرة ، يتم الحصول على طاقة التأين الثانية ، والتي يرمز لها بـ "I 2 ".
الطاقة + A + (g) → A 2+ (g) + e -
يتم اتباع نفس المخطط لطاقات التأين الأخرى عند بدء الإلكترونات التالية ، مع العلم أنه ، متبوعًا بفصل الإلكترون عن ذرة في حالتها الأرضية ، يتناقص التأثير المنافر بين الإلكترونات المتبقية.
نظرًا لأن الخاصية المسماة "الشحنة النووية" تظل ثابتة ، يلزم قدر أكبر من الطاقة لتمزيق إلكترون آخر من الأنواع الأيونية التي لها شحنة موجبة. لذلك تزداد طاقات التأين كما هو موضح أدناه:
أنا 1 <أنا 2 <أنا 3 <… <أنا ن
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 تسليطه.
نتيجة لهذه الظاهرة ، فإن معظم الجزيئات ذات الطبيعة العضوية لها قيم طاقة تأين عالية.
المراجع
- تشانغ ، ر. (2007). الكيمياء ، الطبعة التاسعة. المكسيك: ماكجرو هيل.
- ويكيبيديا. (سادس). طاقة التأين. تعافى من en.wikipedia.org
- Hyperphysics. (سادس). طاقات التأين. تم الاسترجاع من hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- فيلد ، إف إتش ، وفرانكلين ، جيه إل (2013). ظاهرة تأثير الإلكترون: وخصائص الأيونات الغازية. تعافى من books.google.co.ve
- كاري ، FA (2012). كيمياء عضوية متقدمة: الجزء أ: التركيب والآليات. تم الحصول عليها من books.google.co.ve