พลังงานไอออไนเซชัน

เมื่อให้พลังงานแก่อะตอมของธาตุในสถานะของ เหลวหรือของแข็งในปริมาณที่มากพอ จะทำให้อะตอมเปลี่ยนสถานะเป็นแก๊สได้และถ้าให้พลังงานต่อไปอีกจนสูงเพียงพอ ก็จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมกลายเป็นไอออน พลังงานปริมาณน้อยที่สุดที่ทำให้อิเล็กตรอนหลุดจากอะตอมในสถานะแก๊สเรียกว่า พลังงานไอออไนเซชัน เขียนย่อเป็น IE ตัวอย่างเช่น การทำให้ไฮโดรเจนอะตอมในสถานะแก๊สกลายเป็นไฮโดรเจนไอออนในสถานะแก๊สเขียน แสดงได้ดังนี้
\displaystyle H(g) \to H^ + (g) + e^ -

การทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมของไฮโดรเจนจะต้องใช้พลังงานอย่างน้อยที่สุด \displaystyle 2.19 x 10^{-18}  จูลต่ออะตอมหรือ 1318 กิโลจูลต่อโมล*  นั่นคือพลังงานไอออไนเซชันของไฮโดรเจนอะตอมเท่ากับ 1318 กิโลจูลต่อโมล
ธาตุไฮโดรเจนมี  1  อิเล็กตรอน  จึงมีค่าพลังงานไอออไนเซชันเพียงค่าเดียว ถ้าเป็นธาตุที่มีหลายอิเล็กตรอนก็จะมีพลังงานไอออไนเซชันหลายค่า พลังงานน้อยที่สุดที่ทำให้อิเล็กตรอนตัวแรกหลุดออกจากอะตอมที่อยู่ในสถานะ แก๊สเรียกว่า พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่หนึ่ง เขียนย่อเป็น \displaystyle IE_1 พลังงานที่ทำให้อิเล็กตรอนในลำดับต่อๆ มาหลุดออกจากอะตอมก็จะเรียกว่าพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 2  3 … และเขียนย่อเป็น  \displaystyle IE_2 IE_3  ….ตัวอย่างเช่น ธาตุโบรอนมี  5  อิเล็กตรอนจึงมีพลังงานไอออไนเซชัน  5  ค่า เขียนแสดงได้ดังนี้
\displaystyle B(g) \to B^ + (g) + e^ -  ;  \displaystyle IE_1       ;  \displaystyle IE_1     =  807      kJ/mol
\displaystyle B^ + (g) \to B^{2 + } (g) + e^ -  ;  \displaystyle IE_2         a  ;  \displaystyle IE_2         =  2433    kJ/mol
\displaystyle B^{2 + } (g) \to B^{3 + } (g) + e^ -  ;  \displaystyle IE_3     =  3666    kJ/mol
\displaystyle B^{3 + } (g) \to B^{4 + } (g) + e^ -  ;  \displaystyle IE_4          =  25033  kJ/mol
\displaystyle B^{4 + } (g) \to B^{5 + } (g) + e^ -  ;  \displaystyle IE_5          =  32834  kJ/mol

– เพราะเหตุใด  \displaystyle IE_3 กับ \displaystyle IE_4  ของธาตุโบรอนจึงมีค่าแตกต่างกันมาก

สำหรับพลังงานไอออไนเซชันของธาตุ 20 ธาตุแรกเรียงตามเลขอะตอมแสดงไว้ในตาราง 1.7
นักเรียนคิดว่าค่าพลังงานไอออไนเซชันของธาตุใช้เป็นข้อมูลสำหรับการจัดกลุ่ม อิเล็กตรอนที่อยู่รอบนิวเคลียสของแต่ละธาตุได้หรือไม่ อย่างไร
เมื่อนำข้อมูลจากตาราง 1.7 มาเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานไอออไนเซชันลำดับต่างๆ ของแต่ละธาตุกับลำดับที่ของพลังงานไอออไนเซชัน โดยให้แกนนอนเป็นลำดับที่ของพลังงานไอออไนเซชันและแกนตั้งเป็นพลังงานไอออไน เซชัน จากกราฟที่ได้จะช่วยให้ทราบว่าอะตอมนั้นมีอิเล็กตรอนกี่กลุ่มหรือระดับ พลังงานและแต่ละระดับพลังงานมีจำนวนเท่าใด ดังตัวอย่างในตาราง 1.4
ตาราง 1.7 พลังงานไอออไนเซชันของธาตุ 20 ธาตุแรกเรียงตามเลขอะตอม

1. G.H.Aylward. T.J.V. Findlay, S.I Chemical : Data (5th edition. 1994) p. 126 John Wiley & Sons Australia, Ltd.
2.  ตัวเลขทางด้านขวาของขั้นบันได เป็นค่า IE ของการทำให้อิเล็กตรอนวงในหลุดออกจากอะตอม

การเปรียบเทียบพลังงานไอออไนเซชันของธาตุจะใช้เฉพาะค่า   \displaystyle IE_1  ซึ่งเมื่อนำค่าพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 ของธาตุบางธาตุในตารางธาตุมาแสดงจะได้ดังนี้

รูป 1.29  ค่าพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1  ของธาตุในตารางธาตุ

– จากรูป 1.29  สามารถสรุปแนวโน้มค่า \displaystyle IE_1  ของธาตุตามหมู่และตามคาบได้อย่างไร

เมื่อพิจารณาพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 ของธาตุตามคาบ พบว่ามีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามเลขอะตอมเนื่องจากธาตุในคาบเดียวกันมีจำนวน โปรตอนในนิวเคลียสเพิ่มขึ้นและมีขนาดอะตอมเล็กลง แรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนจึงเพิ่มมากขึ้น อิเล็กตรอนจึงหลุดออกจากอะตอมได้ยาก
ส่วนพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 ของธาตุตามหมู่มีแนวโน้มลดลงเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น เนื่องจากระยะระหว่างนิวเคลียสกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น ทำให้แรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนลดลงอิเล็กตรอนจึงหลุด จากอะตอมได้ง่ายขึ้น

credit    :  http://www.vcharkarn.com

ใส่ความเห็น

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s

สร้างเว็บไซต์หรือบล็อกฟรีที่ WordPress.com.

%d bloggers like this: