Ionization energy

ionization energy (also ionization energy, ionization potential, ionization enthalpy) is the energy, which is needed, in order to ionize an atom or a molecule , D. h. in order to separate an electron from the atom or molecule to. After the ionization a before electrically neutral atom or molecule has a positive electrical charge. Die vorher ausgeglichene Ladungsdifferenz zwischen Atomkern (oder Atomkernen) und Elektronenhülle ist durch das Entfernen eines Elektrons verschoben. Man spricht von einem positiv ionisierten Atom bzw. Molekül oder einem Kation. Dieses kennzeichnet man durch ein nachfolgend hochgestelltes '+'-Zeichen; beispielsweise wird ein Natriumkation als Na+ gekennzeichnet (das Symbol für Natrium ist Na).

Solange ein Kation noch Elektronen besitzt, kann es durch weitere Energiezufuhr weiter ionisiert werden. Allerdings nimmt die erforderliche Energie mit jeder zusätzlichen Ionisierung zu. Symbolisch wird ein mehrfach ionisiertes Kation durch eine vor das '+'-Zeichen gestellte Zahl identifiziert; beispielsweise wird ein 3-fach ionisiertes Natriumkation als Na3+ bezeichnet.

Für ein einzelnes Elektron wird die Ionisierungsenergie in eV/Atom angegeben, für 1 Mol Elektronen aber in kJ/mol. Der Umrechnungsfaktor ergibt sich aus der Umrechnung zwischen eV und kJ sowie der Avogadro-Konstante NA zu: 1 eV = 96,485307 kJ/mol.

Die Ionisierungsenergie kann durch Strahlung (Ionisierende Strahlung), eine hohe Temperatur des Materials oder chemisch geliefert werden.

Ionisierungsenergie und Periodensystem

Die Ionisierungsenergie hängt stark von der Anziehungskraft zwischen Atomkern und dem zu entfernenden Elektron ab, welche sich nach der Coulomb-Formel <math>F = {k \cdot z / r^2}</math>berechnet. Demnach steigt die Ionisierungsenergie innerhalb einer Periode stetig an, weil die Kernladungszahl z zunimmt. Innerhalb einer Gruppe dagegen sinkt die Ionisierungsenergie von oben nach unten, weil der Abstand r zwischen Kern und Elektron immer größer wird. Beim Übergang von einer Periode zur nächsten, z.B. vom Neon zum Natrium, nimmt die Ionisierungsenergie schlagartig ab, weil sich – nach dem Schalenmodell des Atoms – das zu entfernende Elektron auf einer neuen Schale befindet.

Die Ionisierungsenergien der Alkalimetalle stellen in jeder Periode das Minimum dar. Die Edelgase haben in jeder Periode maximale Ionisierungsenergien. Die Maxima und Minima werden von Periode zu Periode geringer, da die Elektronen weiter vom Kern entfernt sind und weniger Energie aufgewendet werden muss, um sie aus dessen Anziehungskraft zu lösen.

Weblinks

 

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