First and second ionization energy | Atomic structure and properties | AP Chemistry | Khan Academy

ในวิดีโอที่แล้ว เราได้พูดถึงแต่

พลังงานไอออไนเซชันอันดับหนึ่ง

ในวิดีโอนี้ เราจะเปรียบเทียบ

พลังงานไอออไนเซชันอันดับหนึ่งและสอง

และเราจะใช้ลิเธียมเป็นตัวอย่าง

ในวิดีโอที่แล้ว เรา

รู้แล้วว่าลิเธียมมีเลขอะตอมเป็น 3

มันจึงมีโปรตอน 3 ตัวในนิวเคลียส

ในอะตอมลิเธียมที่เป็นกลาง จำนวนอิเล็กตรอน

เท่ากับจำนวนโปรตอน เราจึง

รู้ว่ามีอิเล็กตรอน 3 ตัวในลิเธียมตรงนี้

การจัดอิเล็กตรอนคือ 1s2 2s1

เรามีอิเล็กตรอน 2 ตัวใน 1s ออร์บิทัล

เราก็ลงมือใส่อิเล็กตรอน

2 ตัวใน 1s ออร์บิทัลอย่างนั้นได้

แล้วเรามีอิเล็กตรอนอีกหนึ่งตัว

และอิเล็กตรอนนั้นจะอยู่ใน
ชั้น 2s ออร์บิทัลอย่างนี้

นั่นคือภาพง่ายๆ

สำหรับอะตอมลิเธียมเป็นกลาง

ถ้าเราให้พลังงานมากพอ เราก็เอา

อิเล็กตรอนตัวนอกนี้ออกได้

เราก็ดึงอิเล็กตรอนนั้นออกไป

และเราเรียกมันว่า
พลังงานไอออไนเซชันอันดับหนึ่ง

เพื่อดึงอิเล็กตรอนนั้นออกไป เราใช้

ประมาณ 520 กิโลจูลต่อโมล

และเมื่อเราดึงอิเล็กตรอนนั้นออกไป

เราจะไม่ได้มีอะตอมลิเธียม
ที่เป็นกลางอีกต่อไป จริงไหม?

เรามีลิเธียมไอออนเพราะเรายังมี

ประจุบวก 3 ในนิวเคลียส

แต่เรามีประจุลบแค่ 2 ตัวตรงนี้

เรามีอิเล็กตรอนแค่ 2 ตัว
เพราะเราดึงตัวหนึ่งออกไป

3 ลบ 2 ให้ค่าเป็นบวก 1

นี่คือลิเธียม บวก 1 แคทไอออน

และการจัดอิเล้กตรอนจะเป็น

1s2 เพราะเราเสียอิเล็กตรอน
ใน 2s ออร์บิทัลไป

แล้วเราก็ทำต่อได้

เราให้พลังงานอีก
และดึงอิเล็กตรอนอีกตัวออกไป

สมมุติว่าคราวนี้เราดึงอิเล็กตรอนตัวนี้ออกไป

โอเค เราจะเอาอิเล็กตรอนตัวที่สองออกไป

เราจะไม่เรียกค่านี้ว่าพลังงานไอออไนเชชัน 1

เราจะเรียกมันว่าพลังงานไออไนเซชัน 2

เพราะพลังงานนี้เอา
อิเล็กตรอนตัวที่สองออกไป

และค่านี้ปรากฏว่าเท่ากับ 7,298 กิโลจูล

ต่อโมล

และถ้าเรานำอิเล็กตรอนตัวที่สองนั้นออกไป

เราจะยังคงมีประจุบวก 3 ตัวในนิวเคลียส

แต่เรามีประจุลบแค่ 1 ตัวตอนนี้

มันมีอิเล็กตรอนแค่ตัวเดียว มันจึงไม่ใช่

ลิเธียมบวก 1 แคทไอออนอีก

ตัวนี้คือลิเธียมบวก 2 แคทไอออน
เพราะ 3 ลบ 1

เป็นบวก 2

นี่คือลิเธียมบวก 2 ตรงนี้ และการจัดอิเล็กตรอน

จะมีอิเล็กตรอนแค่ตัวเดียวใน 1s ออร์บิทัล
ได้ 1s1

เราจึงเห็นได้ว่า พลังงานไอออไนเซชัน

อันดับหนึ่งต่างจาก

พลังงานไอออไนเซชันอันดับสองมาก
คือ 520 กับ 7,298

ลองดูว่าเราอธิบาย

ความแตกต่างระหว่างพลังงานไอออไนเซชัน

มหาศาลได้ไหม

เราจะใช้ปัจจัยสามอย่างที่เรา

พูดถึงไปในวิดีโอที่แล้วกัน

ปัจจัยแรกที่เราพูดถึงคือประจุนิวเคลียร์

ซึ่งหมายถึงจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส

ถ้าเราดูอะตอมลิเธียมที่เป็นกลาง

ประจุบวก 3 ตัวในนิวเคลียส

ประจุบวกนั้นคือสิ่งที่

ดึงดูดอิเล็กตรอนนี่ตรงนี้

ถ้าเราดูที่ลิเธียม บวก 1

แคทไอออน สถานการณ์คล้ายกัน

เรายังคงมีโปรตอน 3 ตัวในนิวเคลียส

ประจุบวกนั้นคือสิ่ง

ที่ดึงดูดอิเล็กตรอนนี้เช่นกัน

และเนื่องจากมีโปรตอนเท่ากัน

เราจึงต้องคิดถึงประจุนิวเคลียสยังผล

แทนที่จะนับจำนวนโปรตอน
ในนิวเคลียสอย่างเดียว

ก่อนที่เราจะทำ เราต้องพิจารณา

ผลของการกีดกันจากอิเล็กตรอน

ลองพูดถึงการกีดกันจาก
อิเล็กตรอนเป็นอย่างต่อไป

electron shielding หรือเรียกว่า
electron screening

electron shielding/ screening

เมื่อเราพูดถึงการกีดกันจากอิเล็กตรอน

เราจะคิดถึงอิเล็กตรอนชั้นในตรงนี้

กลับไปที่อะตอมลิเธียมที่เป็นกลาง

อิเล็กตรอนชั้นในสองตัวนี่ตรงนี้

จะผลักอิเล็กตรอนชั้นนอกตัวนี้

ตัวนี้จะผลักตัวนี้เช่นกัน

เราคิดว่าพวกมันเป็นฉากกั้นอิเล็กตรอน

สีบานเย็นไม่ให้รู้สึกแรงของประจุบวก 3 เต็มๆ

ในนิวเคลียสเพราะ
อิเล็กตรอนผลักอิเล็กตรอนตัวอื่น

และวิธีคำนวณผลของประจุนิวเคลียร์ --

เราทำไปแล้วในวิดีโอก่อน

เช่นกัน -- วิธีคำนวณ

ประจุนิวเคลียร์ยังผล คือนำจำนวนโปรตอนมา

คือบวก 3 แล้วจากนั้น คุณก็ลบ

จำนวนอิเล็กตรอนที่กั้น

ในกรณีนี้ มันคืออิเล็กตรอนสองตัวนี้

ใน 1s ออร์บิทัล

3 ลบ 2 ให้ประจุนิวเคลียร์ยังผล

เป็นบวก 1

แล้วอิเล็กตรอนสีบานเย็นไม่

รู้สึกถึงประจุนิวเคลียร์บวก 3

มันจะรู้สึกถึงแค่ประจุนิวเคลียร์ยังผล

มีค่าประมาณบวก 1 เพราะค่าจริงคือประมาณ 1.3

เมื่อคุณคำนวณซับซ้อนขึ้น

ผลของการกีดกั้นจากอิเล็กตรอน

คือลดประจุนิวเคลียร์โดยรวม

ที่อิเล็กตรอนสีบานเย็นนี้รู้สึก

แล้วเมื่อเราไปยังอิเล็กตรอนตัวนี้

ผมกำลังพูดถึงอิเล็กตรอนตัวนี้สีบานเย็น

สำหรับลิเธียม บวก 1 แคทไอออน

มันไม่ใช่สถานการณ์เดิม จริงไหม?

มันไม่ได้มีการกีดกั้นจากอิเล็กตรอนขนาดนั้น

อิเล็กตรอนนี่ตรงนี้อาจผลักนิดหน่อย

แต่มันไม่มีอิเล็กตรอนชั้นใน

ที่ผลักอิเล็กตรอนสีบานเย็น

และด้วยเหตุนั้น อิเล็กตรอนสีบานเย็น

จะรู้สึกถึงประจุบวก 3 นี้

รู้สึกถึงประจุบวก 3 ของนิวเคลียสมากกว่ามาก

เพราะฉะนั้น มันจะ

มีแรงดึงดูดมากกว่าที่ดึง

อิเล็กตรอนนี้สีบานเย็นเข้าหานิวเคลียสนี้

เพราะฉะนั้น คุณต้องใช้พลังงานมากขึ้น

เพื่อดึงอิเล็กตรอนตัวนี้ออกไป

ผลของการกีดกั้นจากอิเล็กตรอน

บอกคุณว่าอิเล็กตรอนตัวที่สอง

เอาออกยากกว่าตัวแรก เราจึง

พบว่าพลังงานไอออไนเซชันเพิ่มขึ้น

จากตัวที่หนึ่งไปตัวที่สอง

ปัจจัยสุดท้ายที่เราพูดถึง คือระยะห่าง

ระยะห่างของอิเล็กตรอนสีบานเย็น

จากนิวเคลียส

ทางซ้าย เหมือนเดิม
กลับไปยังอะตอมลิเธียมที่เป็นกลาง

อิเล็กตรอนนี้อยู่ในชั้นพลังงานที่สอง

มันห่างกว่าเทียบกับอิเล็กตรอนนี้

อิเล็กตรอนนี้อยู่ในชั้นพลังงานแรก ใน 1s2

ระยะนี่ตรงนี้ น้อยกว่าระยะทางซ้าย

และเนื่องจากระยะนั้นสั้นกว่า

อิเล็กตรอนสีบานเย็นนี้รู้สึก

ถึงแรงดึงดูดจากนิวเคลียสมากกว่า

เหมือนเดิม มันคือกฎของคูลอมบ์

เพราะฉะนั้น มันจึงมีแรงดึงดูดเพิ่มขึ้น

เพราะฉะนั้น คุณใช้พลังงาน
ดึงอิเล็กตรอนออกมากกว่า

มันใช้พลังงานเพื่อดึงอิเล็กตรอนตัวที่สอง

มากกว่าตัวแรก นั่นคือ

สาเหตุที่เราเจอพลังงานไอออไนเซชันเพิ่มขึ้น

ระยะห่างบอกว่า เนื่องจากอิเล็กตรอนนี้ใกล้กว่า

มันจึงต้องใช้พลังงาน
ดึงอิเล้กตรอนออกไปมากกว่า

และนั่นคือสาเหตุอีกอย่างที่เลข

พลังงานไอออไนเซชันที่สอง

มากกว่าอันดับหนึ่งมากๆ

มันใช้พลังงานมากกว่ามาก

เวลาดึงอิเล็กตรอนตัวที่สองออกไป

และนั่นอธิบายว่าทำไม
เราจึงเห็นลิเธียมกลายเป็นบวก 1

แคทไทอออน เพราะมันไม่ได้ใช้พลังงานมาก

เวลาดึงอิเล็กตรอนหนึ่งตัวออกไป
เทียบกับการดึงสองตัว

ไปเป็นลิเธียม 2 บวก

และนี่คือวิธีบอกอย่างหนึ่งว่า
ไอออนจะเกิดขึ้นไหม

ดูพลังงานไอออไนเซชัน
และเมื่อคุณเจอค่ากระโดด

มันจะบอกใบ้คุณว่า ไอออนไหนเกิดขึ้นง่ายกว่า