Energia jonizacji

Na zachowanie chemiczne atomów i jonów duży wpływ ma to, jak łatwo lub trudno jest usunąć ich elektrony, zwłaszcza najbardziej zewnętrzne elektrony, które uczestniczą w tworzeniu wiązań chemicznych. 

Energia potrzebna do usunięcia elektronu z atomu gazowego w stanie podstawowym nazywana jest pierwszą energią jonizacji i podawana jest w kJ/mol. Energia potrzebna do usunięcia następnego elektronu nazywana jest drugą energią jonizacji i tak dalej.

Przesuwając się w dół kolumny, energie jonizacji maleją. Przypomnijmy, że najwyższa główna liczba kwantowa elektronów walencyjnych wzrasta w dół kolumny, co prowadzi do większych rozmiarów atomów. Tak więc, im dalej znajdują się najbardziej zewnętrzne elektrony, tym łatwiej je usunąć.

W przypadku pierwiastków z grupy głównej energia jonizacji wzrasta w całym okresie. Przyczyna leży w rosnącej liczbie atomowej, w której elektrony walencyjne doświadczają wyższego efektywnego ładunku jądrowego, co utrudnia usunięcie najbardziej zewnętrznych elektronów. To wyjaśnia, dlaczego chlor ma wyższą energię jonizacji niż na przykład sód. Ogólnie rzecz biorąc, energia jonizacji jest minimalna dla metalu alkalicznego i wzrasta do szczytu z każdym gazem szlachetnym.

Metale przejściowe wykazują niewielki wzrost energii jonizacji w całym okresie, a elementy bloku f wykazują jeszcze mniejszą zmianę. 

Istnieją jednak pewne wyjątki, które należy wziąć pod uwagę.

Bor ma mniejszą energię jonizacji niż beryl, mimo że znajduje się dalej po prawej stronie układu okresowego pierwiastków. Beryl ma niższą energię 2s elektronów, podczas gdy bor ma wyższą energię 2p elektronu, dzięki czemu jego usuwanie jest energetycznie korzystniejsze. 

Innym wyjątkiem jest tlen, który ma niższą energię pierwszej jonizacji niż azot. W porównaniu z azotem tlen ma cztery p-elektrony, a usunięcie jednego elektronu eliminuje odpychanie elektron-elektron. W związku z tym do jonizacji potrzeba mniej energii. Wyjątki te obserwuje się również w kolejnych okresach.

Usuwanie elektronów z kationów jest trudniejsze niż z atomów obojętnych. Ogólnie rzecz biorąc, kolejne energie jonizacji zwiększają się dla pierwiastków. 

Weź pod uwagę potas. Druga energia jonizacji jest znacznie wyższa, ponieważ polega na usunięciu elektronu rdzenia z jonu o konfiguracji gazu szlachetnego. 

Podobnie w przypadku wapnia następuje duży wzrost od drugiej do trzeciej energii jonizacji, gdy elektron rdzeniowy jest usuwany z kationu o konfiguracji gazu szlachetnego.