WEBVTT

00:00:01.744 --> 00:00:02.780
A korábbi videókban

00:00:02.780 --> 00:00:04.990
csak az első ionizációs energiáról beszéltünk.

00:00:04.990 --> 00:00:06.641
Ebben a videóban összehasonlítjuk

00:00:06.641 --> 00:00:09.360
az első és második ionizációs energiát,

00:00:09.360 --> 00:00:11.790
a lítium példáján keresztül.

00:00:11.790 --> 00:00:13.380
Az előző videóból tudjuk,

00:00:13.380 --> 00:00:15.530
hogy a lítium rendszáma 3,

00:00:15.530 --> 00:00:18.120
tehát az atommagjában 3 proton van.

00:00:18.120 --> 00:00:20.650
A semleges lítiumatomban az elektronok száma

00:00:20.650 --> 00:00:22.390
megegyezik a protonok számával,

00:00:22.390 --> 00:00:24.860
így tudjuk, hogy a lítiumatomban 3 elektron van.

00:00:24.860 --> 00:00:28.630
Az elektronkonfigurációja 1s2 2s1.

00:00:28.630 --> 00:00:30.965
2 elektron van az 1s alhéjon,

00:00:30.965 --> 00:00:33.840
tehát tüntessük fel ezeket az elektronokat

00:00:33.840 --> 00:00:35.607
az 1s alhéjon.

00:00:35.607 --> 00:00:37.065
Marad még egy elektron,

00:00:37.065 --> 00:00:40.320
amely a 2s alhéjra kerül.

00:00:40.320 --> 00:00:43.538
Így nagyon egyszerűen

00:00:43.538 --> 00:00:45.730
ábrázolhatjuk a semleges lítiumatomot.

00:00:45.730 --> 00:00:48.250
Megfelelően nagy energia közlésével

00:00:48.250 --> 00:00:50.480
eltávolíhatjuk ezt a külső elektront.

00:00:50.480 --> 00:00:52.240
Ennek a leszakításához szükséges

00:00:52.240 --> 00:00:57.420
az úgynevezett első ionizációs energia.

00:00:57.420 --> 00:00:59.560
Ennek az elektronnak az eltávolítása

00:00:59.560 --> 00:01:03.660
mintegy 520 kJ/mol energiát igényel.

00:01:03.660 --> 00:01:06.370
Miután ezt az elektront eltávolítottuk,

00:01:06.370 --> 00:01:09.550
már nem beszélhetünk semleges lítiumatomról.

00:01:09.550 --> 00:01:12.120
Lítiumion keletkezett, hiszen továbbra is

00:01:12.120 --> 00:01:15.130
3 pozitív töltés van az atommagban,

00:01:15.130 --> 00:01:17.720
de már csak 2 negatív töltés maradt.

00:01:17.720 --> 00:01:20.540
Csak 2 elektron maradt, mert egyet eltávolítottunk.

00:01:20.540 --> 00:01:23.480
Háromból kettő az annyi mint plusz egy.

00:01:23.480 --> 00:01:26.690
Ez tehát az egyszeresen pozitív lítium-kation.

00:01:26.690 --> 00:01:28.900
Az elektronkonfigurációja pedig csupán

00:01:28.900 --> 00:01:34.590
1s2, mert a 2s alhéjról leszakadt az elektron.

00:01:34.590 --> 00:01:36.180
Haladjuk tovább.

00:01:36.180 --> 00:01:39.430
Valamivel több energia közlésével
újabb elektron távolítható el.

00:01:39.430 --> 00:01:43.150
Mondjuk, hogy most ezt az elektront szakítjuk le.

00:01:43.150 --> 00:01:45.550
Tehát egy második elektront fogunk eltávolítani,

00:01:45.550 --> 00:01:48.290
ezt nem nevezhetjük első ionizációs energiának,

00:01:48.290 --> 00:01:50.720
hanem második ionizációs energiának hívjuk,

00:01:50.720 --> 00:01:53.170
mivel ez a második elektron
eltávolításához szükséges.

00:01:53.170 --> 00:01:58.960
Ennek értéke kb. 7298 kJ/mol.

00:01:58.960 --> 00:02:02.370
A második elektron leszakítása után

00:02:02.370 --> 00:02:04.650
még mindig 3 pozitív töltés van az atommagban,

00:02:04.650 --> 00:02:07.510
de már csak egy negatív töltés maradt.

00:02:07.510 --> 00:02:10.389
Csak egy elektron maradt, ez tehát már

00:02:10.389 --> 00:02:12.316
nem egyszeresen pozitív lítium-kation,

00:02:12.316 --> 00:02:14.700
hanem kétszeresen pozitív lítium-kation,

00:02:14.700 --> 00:02:16.080
hiszen háromból egy az kettő.

00:02:16.080 --> 00:02:20.250
Ez tehát a Li 2+ ion,
amelynek elektronszerkezetében

00:02:20.250 --> 00:02:25.110
az 1s alhéjon csak egy elektron van,
tehát 1s1.

00:02:25.110 --> 00:02:27.030
Látható, hogy nagy a különbség

00:02:27.030 --> 00:02:29.060
az első ionizációs energia

00:02:29.060 --> 00:02:34.570
és a második ionizációs energia között
(520 illetve 7298).

00:02:34.570 --> 00:02:37.680
Lássuk, találunk-e magyarázatot

00:02:37.680 --> 00:02:39.844
erre a rendkívül nagy eltérésre

00:02:39.844 --> 00:02:41.780
az ionizációs energiák között.

00:02:41.780 --> 00:02:44.240
Azt a három tényezőt fogjuk vizsgálni,

00:02:44.240 --> 00:02:46.286
amelyeket a korábbi videókban említettünk.

00:02:46.286 --> 00:02:50.280
Az első tényező a magtöltés volt,

00:02:50.280 --> 00:02:54.490
amely az atommagban lévő protonok
számával egyezik meg.

00:02:54.490 --> 00:02:57.580
A semleges lítiumatom esetében

00:02:57.580 --> 00:02:59.620
3 pozitív töltés van az atommagban.

00:02:59.620 --> 00:03:01.330
Ez a pozitív töltés vonzza

00:03:01.330 --> 00:03:05.950
a rózsaszínnel jelölt elektront.

00:03:05.950 --> 00:03:07.950
Az egyszeresen pozitív lítium-kationban

00:03:07.950 --> 00:03:10.050
ugyanez a helyzet.

00:03:10.050 --> 00:03:13.230
Ugyanúgy 3 proton van az atommagban,

00:03:13.230 --> 00:03:14.820
tehát ugyanez a pozitív töltés

00:03:14.820 --> 00:03:18.840
vonzza ezt az elektront.

00:03:18.840 --> 00:03:21.350
Mivel a protonok száma változatlan,

00:03:21.350 --> 00:03:24.092
inkább az effektív magtöltést kell figyelembe venni,

00:03:24.092 --> 00:03:26.300
nem pedig az atommagban lévő protonok számát.

00:03:26.300 --> 00:03:28.570
Előtte azonban még gondolni kell

00:03:28.570 --> 00:03:30.380
az elektronok árnyékoló hatására is.

00:03:30.380 --> 00:03:33.130
Erre is szánjunk néhány szót.

00:03:33.130 --> 00:03:43.510
Az elektronok árnyékoló hatását,
más néven árnyékolást

00:03:43.510 --> 00:03:45.760
a belső pályák elektronjai okozzák.

00:03:45.760 --> 00:03:48.390
A semleges lítiumatomban

00:03:48.390 --> 00:03:51.870
a belső héjon található két elektron

00:03:51.870 --> 00:03:55.920
taszítja a külső héjon lévő elektront.

00:03:55.920 --> 00:03:59.030
Egyik is, másik is taszítja.

00:03:59.030 --> 00:04:02.810
Lényegében arról van szó, hogy gyengítik

00:04:02.810 --> 00:04:07.670
a magban lévő 3 pozitív töltés hatását
a rózsaszínnel jelölt elektronra,

00:04:07.670 --> 00:04:11.200
mivel az elektronok taszítják egymást.

00:04:11.200 --> 00:04:14.510
Az effektív magtöltés kiszámításához –

00:04:14.510 --> 00:04:16.986
– ilyet már csináltunk a korábbi videókban is –

00:04:16.986 --> 00:04:20.334
– az effektív magtöltés egyszerű számításhoz

00:04:20.334 --> 00:04:22.040
vegyük a protonok számát,

00:04:22.040 --> 00:04:24.360
amely itt 3, és ebből vonjuk ki

00:04:24.360 --> 00:04:25.840
az árnyékoló elektronok számát.

00:04:25.840 --> 00:04:29.100
Itt erről a két elektronról van szó

00:04:29.100 --> 00:04:30.390
az 1s alhéjon.

00:04:30.390 --> 00:04:33.700
Az effektív magtöltés értéke 3 mínusz 2,

00:04:33.700 --> 00:04:35.160
azaz plusz 1.

00:04:35.160 --> 00:04:36.940
A rózsaszínnel jelölt elektronra tehát

00:04:36.940 --> 00:04:40.720
nem a teljes magtöltés hat, ami +3,

00:04:40.720 --> 00:04:44.190
hanem csak az effektív magtöltés,

00:04:44.190 --> 00:04:48.570
amely +1 körüli érték, ténylegesen kb. 1,3

00:04:48.570 --> 00:04:50.600
ha pontosabban számoljuk.

00:04:50.600 --> 00:04:55.289
Az elektronok árnyékoló hatása tehát

00:04:55.289 --> 00:04:59.220
összességében csökkenti a magtöltés hatását

00:04:59.220 --> 00:05:01.280
a rózsaszínnel jelölt elektronra.

00:05:01.280 --> 00:05:04.290
Lássuk most ezt a másik elektront,

00:05:04.290 --> 00:05:07.200
a rózsaszínnel jelölt elektronról beszélek,

00:05:07.200 --> 00:05:09.146
az egyszeresen pozitív lítium kationban.

00:05:09.146 --> 00:05:11.910
Ez már más helyzet.

00:05:11.910 --> 00:05:14.050
Itt nincs jelentős árnyékolás.

00:05:14.050 --> 00:05:17.360
Ez a másik elektron egy kissé taszítja ugyan,

00:05:17.360 --> 00:05:19.360
de nincs olyan belső elektron, amely

00:05:19.360 --> 00:05:22.330
taszítaná a rózsaszínnel jelölt elektront.

00:05:22.330 --> 00:05:25.270
Emiatt a rózsaszínnel jelölt elektronra

00:05:25.270 --> 00:05:29.310
az atommagban lévő 3 pozitív töltés

00:05:29.310 --> 00:05:31.869
sokkal, sokkal erősebben hat.

00:05:31.869 --> 00:05:37.965
Így sokkal nagyobb erő vonzza a rózsaszínnel jelölt elektront

00:05:37.965 --> 00:05:39.253
az atommag felé.

00:05:39.253 --> 00:05:41.238
Ezért több energiára van szükség

00:05:41.238 --> 00:05:43.474
ennek az elektronnak a leszakításához.

00:05:43.474 --> 00:05:45.315
A kisebb árnyékoló hatás miatt

00:05:45.315 --> 00:05:49.020
a második elektront sokkal nehezebb leszakítani,

00:05:49.020 --> 00:05:49.970
mint az elsőt.

00:05:49.970 --> 00:05:51.790
Így jelentős növekedést tapasztalunk

00:05:51.790 --> 00:05:57.015
az első és a második ionizációs energia értéke közt.

00:05:57.015 --> 00:06:00.203
Utolsó tényezőként a távolságot említettük,

00:06:00.203 --> 00:06:04.453
a távolságot a rózsaszínnel jelölt elektron

00:06:04.453 --> 00:06:06.010
és az atommag között.

00:06:06.010 --> 00:06:09.170
A bal oldalon, a semleges lítiumatomban

00:06:09.170 --> 00:06:14.190
ez az elektron a második energiaszinten van,

00:06:14.190 --> 00:06:18.260
azaz távolabb van, mint ez az elektron.

00:06:18.260 --> 00:06:21.690
Ez az elektron az első energiaszinten,
az 1s alhéjon van,

00:06:21.690 --> 00:06:25.950
ez a távolság tehát kisebb, mint a bal oldalon.

00:06:25.950 --> 00:06:28.420
Mivel a távolság kisebb,

00:06:28.420 --> 00:06:30.840
erre a rózsaszínnel jelölt elektronra

00:06:30.840 --> 00:06:33.570
erősebben hat az atommag vonzóereje.

00:06:33.570 --> 00:06:35.240
Ez ismét a Coulomb-törvény.

00:06:35.240 --> 00:06:38.490
Így nagyobb vonzóerő érvényesül,

00:06:38.490 --> 00:06:42.730
és több energia szükséges
az elektron eltávolításához.

00:06:42.730 --> 00:06:45.680
A második elektron eltávolítása tehát

00:06:45.680 --> 00:06:48.370
sokkal több energiát igényel, mint az elsőé,

00:06:48.370 --> 00:06:51.290
így az ionizációs energia jelentősen növekszik.

00:06:51.290 --> 00:06:52.940
A távolság hatása tehát az,

00:06:52.940 --> 00:06:56.500
hogy a közelebbi elektron eltávolításához
több energia szükséges.

00:06:56.500 --> 00:06:58.200
Ez egy újabb oka annak,

00:06:58.200 --> 00:07:02.160
hogy a második ionizációs energia
sokkal nagyobb, mint az első.

00:07:02.160 --> 00:07:03.960
Óriási energia kell

00:07:03.960 --> 00:07:06.140
a második elektron eltávolításához.

00:07:06.140 --> 00:07:10.897
Ez megmagyarázza, hogy a lítium
miért képez egyszeresen pozitív kationt,

00:07:10.897 --> 00:07:13.720
hiszen közel sem kell annyi energia

00:07:13.720 --> 00:07:17.450
egyetlen elektron eltávolításához,
mint két elektronhoz

00:07:17.450 --> 00:07:18.990
kétszeresen pozitív kation képződése esetén.

00:07:18.990 --> 00:07:22.450
Ezzel a módszerrel megállapíthatjuk,
hogy milyen ion keletkezhet.

00:07:22.450 --> 00:07:27.470
Nézzük meg az ionizációs energiákat,
és ha ezekben nagy ugrást látunk,

00:07:27.470 --> 00:07:31.470
akkor ennek alapján eldönthető,
hogy milyen ion képződik könnyebben.