If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:10:03

Закономерности в промяната на йонизационната енергия на елементите по периоди

Видео транскрипция

В това видео нека разгледаме моделите на периодичната таблица за йонизационна енергия. За този период, докато преминаваме от лития чак до неона, докато преминаваме насам по периодичната таблица, можем да видим, че, като цяло, има увеличение в йонизационната енергия. Литият е +520 килоджаула на мол. Берилият стига до 900 килограма на мол. И после отново, като цяло, виждаме това увеличение в йонизационната енергия, като преминаваме до неона. При преминаването през периода има увеличаване на йонизационната енергия. И това е, понеже докато преминаваме през периода има увеличение в ефективния ядрен заряд. Увеличение в Z. И, помни, формулата за това е: ефективният ядрен заряд е равен на реалния брой протони Z минус S, или средния брой вътрешни електрони, които екранират външните електрони. Нека проучим това по-детайлно, като разгледаме лития и берилия. Литият има атомно число 3, тоест 3 протона в ядрото, +3 заряд. Знаем, че електронната конфигурация на лития е 1s2 2s1. 2 електрона в една s орбитала и един електрон в 2s орбиталата. Берилият има един допълнителен протон и още един електрон. Още един протон в ядрото, тоест заряд +4. И за берилия електронната конфигурация е 1s2 2s2. 2 електрона в 1s орбиталата, а после два електрона в 2s орбиталата. Нека изчислим ефективния ядрен заряд за двата елемента, като започнем с лития. Литий. Литият има заряд +3 в ядрото, тоест ефективният ядрен заряд е равен на +3... И от това ще извадим средния брой вътрешни електрони, които екранират външните електрони. в този случай имаме два вътрешни електрона, които екранират нашия външен електрон, нашия валентен електрон от пълния положителен +3 заряд. Знаем, че подобните заряди се отблъскват, така че този електрон ще отблъсне този електрон, а този електрон ще отблъсне този електрон. И тези два вътрешни електронa на лития имат екраниращ ефект. Те защитават външния електрон от пълния +3 заряд. Има два екраниращи електрона, тоест бързото изчисление на ефективния ядрен заряд е +3 - 2 и това ни дава стойност от +1 за ефективния ядрен заряд. Все едно този външен електрон на лития изпитва ядрен заряд от +1, който го привлича към ядрото. Има сила на привличане между външния електрон и ядрото. Реалното изчисление за това... Z е – S не е нужно да е е цяло число, а реалната стойност за лития е приблизително 1,3. Но бързото ни грубо изчисление ни дава +1. Нека направим същото изчисление за берилия. Ефективният ядрен заряд за берилия е равен на броя протони, които за берилия са +4, и от това изваждаме броя вътрешни електрони, които екранират външните електрони. Това е подобна ситуация, имаме два вътрешни електрона, които екранират този външен електрон, отблъскват външния електрон. Екранират външния електрон от пълния положителен заряд +4 на ядрото. Казваме, че има два вътрешни електрона, така че ефективният ядрен заряд е +4 - 2 и това ни дава ефективен ядрен заряд от +2. Реално ефективният ядрен заряд е приблизително 1,9. И това е, понеже берилият има друг електрон в своята 2s орбитала, който влияе малко върху този електрон. Той малко го отблъсква, така че всъщност намалява ефективния ядрен заряд до около 1,9. Но, отново, за бързо изчисление +2 върши работа. Външният електрон на берилия – нека отново изберем този – изпитва ефективен ядрен заряд от +2, което означава, че ще бъде привлечен по-близо до ядрото. Има по-голяма сила на привличане върху този външен електрон на берилия, в сравнение с този външен електрон на лития. Ефективният ядрен заряд е само +1 за този външен електрон и поради това атомът на берилия е по-малък. 2s орбиталата става по-малка и самият атом е по-малък. Берилият е по-малък от лития. Този външен електрон тук – нека отново сменя цветовете – този външен електрон на берилия е по-близо до ядрото, отколкото външният електрон на лития. Той изпитва по-голяма сила на привличане, следователно е нужна повече енергия, за да бъде издърпан този електрон от неутралния атом на берилия, като това е причината за по-високата йонизационна енергия. Берилият има йонизационна енергия от +900 килоджаула на мол, в сравнение с 520-те килоджаула на мол на лития. Това е свързано с ефективния ядрен заряд. Дотук сравнихме лития и берилия и видяхме, че йонизационната енергия премина от +520 килоджаула на мол до 900 килоджаула на мол. И казахме, че това е поради увеличения ефективен заряд на берилия. Докато преминаваме от берилий към борон, все още има увеличен ефективен ядрен заряд, но забележи, че йонизационната ни енергия преминава от 900 килоджаула на мол за берилия до само 800 килоджаула на мол за борона. Така че има леко намаляване в йонизационната енергия. Нека разгледаме електронната конфигурация за борона и да видим дали можем да обясним това. Боронът има 5 електрона, така че електронната конфигурация е 1s2 2s2 2p1. Този пети електрон влиза в 2р орбитала и 2р орбиталата е с по-висока енергия от 2s орбитала, което означава, че електронът в 2р орбиталата е, средно, по-отдалечен от ядрото, отколкото двата електрона в 2s орбиталата. Ако просто скицираме това набързо, да кажем, че това е моята 2s орбитала, имам 2 електрона тук, а този един електрон в 2р орбиталата е, средно, по-отдалечен от ядрото. Тези два електрона в 2s орбиталата всъщност може да отблъснат този електрон в 2р орбиталата. Има малко допълнително екраниране тук на 2р електрона от пълното привличане на ядрото. Въпреки че имаме 5 протона в ядрото и положителен заряд от +5 за борона, фактът, че тези 2 s електрони добавят допълнително екраниране означава, че е по-лесно този електрон да се отстрани. Оказва се, че е по-лесно да се отстрани този електро в 2р орбиталата, поради тези 2 s електрона. И това е причината за това малко намаляване на йонизационната енергия. Докато преминаваме от борон до въглерод, виждаме увеличение в йонизационната енергия от въглерод до азот, увеличение в йонизационната енергия. Отново, приписваме това на увеличен ефективен ядрен заряд, но когато преминем от азот до кислород, отново виждаме леко намаляване. От около 1400 килоджаула на мол стигаме до около 1300 килоджаула на мол за кислорода. Да видим дали можем да обясним това, като запишем електронните конфигурации за азота и кислорода. Азотът има 7 електрона, за които трябва да помислим. Неговата електронна конфигурация е 1s2 2s2 2p3. Погрижихме се за всички 7 електрона. За кислорода имаме допълнителен електрон, тоест 1s2 2s2 2p4. Това е електронната конфигурация за кислорода. Нека нарисуваме това, като използваме орбитално обозначение. Нека нарисуваме 2s орбиталата и 2р орбиталата. За азота това е 2s орбиталата. Имаме два електрона тук и нека ги нарисуваме. И за 2р орбиталата имаме 3 електрона. Тук сме в 2р орбиталата и нека нарисуваме трите си електрона, като използваме орбитално обозначение. Нека направим същото нещо за кислорода. Това е 2s орбиталата за кислорода, която е запълнена, така че ще скицираме тези два електрона, и имаме 4 електрона в 2р орбиталите. Нека ги нарисувам. Ето един електрон, станаха 2, 3. Забележи какво се случва, когато добавим четвъртия електрон. Добавяме го в орбитала, която вече има един електрон, така че когато добавя този четвърти електрон в 2р орбиталата, той е отблъснат от електрона, който е вече там, което означава, че е по-лесно да се премахне един от тези електрони. Електроните имат еднакви заряди, а еднаквите заряди се отблъскват. И това е причината за леко намаляване в йонизационната енергия. Оказва се, че е малко по-лесно да се премахне електрон от един кислороден атом, отколкото от азотния, поради това отблъскване в тази 2р орбитала. Оттук нататък отново виждаме общата тенденция. Йонизационната енергия за флуора е 1681, а после за неона отново виждаме увеличение на йонизационната енергия, поради увеличения ефективен ядрен заряд.