Return to Video

Hogyan változik az ionizációs energia a csoportokban? | Atomszerkezet és tulajdonságok| Kémia| Khan Academy magyar

  • 0:02 - 0:04
    Az ionizációs energia az az energia,
  • 0:04 - 0:08
    amely ahhoz szükséges, hogy egy elektront egy semleges atomból eltávolítsunk.
  • 0:08 - 0:11
    Ez az A betű egy semleges atomot jelképez,
  • 0:11 - 0:14
    amelyben a protonok és elektronok száma egyenlő.
  • 0:14 - 0:16
    Mivel a pozitív töltésű atommag
  • 0:16 - 0:19
    vonzza a negatív töltésű elektronokat,
  • 0:19 - 0:23
    energia szükséges ahhoz,
    hogy egy elektront eltávolítsunk
  • 0:23 - 0:25
    a mag vonzásköréből.
  • 0:25 - 0:28
    Ezt az energiát nevezzük ionizációs energiának.
  • 0:28 - 0:29
    Ha eltávolítunk egy elektront,
  • 0:29 - 0:32
    akkor a protonok és az elektronok száma
    már nem lesz egyenlő.
  • 0:32 - 0:34
    Eggyel több proton marad, mint elektron.
  • 0:34 - 0:36
    Egyszeres pozitív töltéstöbblet alakul ki,
  • 0:36 - 0:38
    azaz ion keletkezik.
  • 0:38 - 0:42
    Az ionizációs energia mindig pozitív,
  • 0:42 - 0:45
    vagyis az elektron eltávolítása energiát igényel.
  • 0:45 - 0:48
    Az ionizációs energia értéke tehát pozitív,
  • 0:48 - 0:52
    a mértékegysége pedig a kJ/mol.
  • 0:52 - 0:53
    Ebben a videóban
  • 0:53 - 0:56
    csak az első ionizációs energiáról beszélünk.
  • 0:56 - 0:58
    Erre az IE 1 jelölést használjuk.
  • 0:58 - 1:02
    Lássuk az ionizációs energia néhány tényleges értékét
  • 1:02 - 1:03
    az 1. csoport elemeinek esetében.
  • 1:03 - 1:06
    Itt látható az 1. csoport néhány eleme.
  • 1:06 - 1:11
    A hidrogén esetében 1312 kJ/mol energia
  • 1:11 - 1:15
    szükséges egy elektron eltávolításához.
  • 1:15 - 1:19
    A lítium esetében 520 kJ/mol energiát igényel
  • 1:19 - 1:21
    az elektron eltávolítása.
  • 1:21 - 1:24
    Láthatjuk, hogy lefelé haladva
    ez az érték csökken.
  • 1:24 - 1:26
    A nátrium esetében 496.
  • 1:26 - 1:28
    A káliumnál 419.
  • 1:28 - 1:30
    A változás iránya egyértelmű.
  • 1:30 - 1:34
    A periódusos rendszer egy oszlopában
    lefelé haladva
  • 1:34 - 1:37
    az ionizációs energia határozottan csökken,
  • 1:37 - 1:41
    azaz egyre könnyebben távolíthatunk el egy elektront.
  • 1:41 - 1:44
    Lássuk, hogy kitaláljuk-e ennek az okát.
  • 1:44 - 1:47
    Ehhez részletesen megvizsgálunk két elemet,
  • 1:47 - 1:49
    a hidrogént és a lítiumot..
  • 1:49 - 1:52
    Nézzük ezeket az ábrákat.
  • 1:52 - 1:55
    Ki fogjuk egészíteni őket
    a hidrogén és a lítium esetére.
  • 1:55 - 1:58
    Először lássuk a hidrogént.
  • 1:58 - 2:00
    A hidrogén rendszáma 1.
  • 2:00 - 2:03
    Az atommagjában 1 proton van.
  • 2:03 - 2:04
    A mag egyszeresen pozitív töltésű.
  • 2:04 - 2:06
    A semleges atomban egy elektron is van.
  • 2:06 - 2:10
    Iderajzoljuk ezt az elektront is.
  • 2:10 - 2:12
    Az elektronszerkezet jelölése 1s1.
  • 2:12 - 2:14
    Az egyetlen elektron tehát egy s pályán van,
  • 2:14 - 2:18
    az első energiaszinten.
  • 2:18 - 2:19
    Erre a negatív töltésű elektronra
  • 2:19 - 2:22
    hat a pozitív töltésű mag vonzóereje,
  • 2:22 - 2:25
    így az eltávolításához energiát kell befektetni.
  • 2:25 - 2:28
    Ha tehát mólonként 1312 KJ energiát közlünk vele,
  • 2:28 - 2:30
    el tudjuk távolítani ezt az elektront.
  • 2:30 - 2:34
    Ekkor csak az egyszeresen pozitív töltésű
    atommag marad vissza,
  • 2:34 - 2:35
    amely körül nincs elektron.
  • 2:35 - 2:37
    Ez már nem semleges atom,
  • 2:37 - 2:38
    hanem ion.
  • 2:38 - 2:45
    A jele H+, mivel az atommagban van egy pozitív töltés, de nincsenek elektronok. Tehát H+.
  • 2:45 - 2:48
    Tehát ez itt az ionizációs energia fogalma.
  • 2:48 - 2:50
    Lássuk a lítiumot.
  • 2:50 - 2:52
    Ezt alulra rajzolom.
  • 2:52 - 2:54
    A lítium rendszáma 3,
  • 2:54 - 2:56
    tehát a magjában 3 proton van.
  • 2:56 - 2:59
    A semleges atomban 3 elektron van.
  • 2:59 - 3:03
    Az elektronszerkezete 1s2 2s1.
  • 3:03 - 3:06
    Két elektron van az első energiaszinten,
  • 3:06 - 3:08
    egy s pályán.
  • 3:08 - 3:10
    Ezeket ide rajzolom.
  • 3:10 - 3:12
    Ez a két elektron, amit most rajzoltam,
  • 3:12 - 3:15
    jelképezi az első energiaszint két elektronját.
  • 3:15 - 3:17
    A második energiaszinten van még egy elektron.
  • 3:17 - 3:20
    Ezt is iderajzolom.
  • 3:20 - 3:24
    Ha a lítiumatomból szeretnénk
    eltávolítani egy elektront,
  • 3:24 - 3:28
    a külső távozna a legkönnyebben,
  • 3:28 - 3:30
    a 2s alhéj elektronja.
  • 3:30 - 3:34
    520 kJ/mol energia befektetésével
  • 3:34 - 3:36
    el lehet távolítani ezt az elektront.
  • 3:36 - 3:41
    Így marad három
    pozitív töltés az atommagban,
  • 3:41 - 3:46
    és megmaradnak az 1s alhéj elektronjai is.
  • 3:46 - 3:48
    Ezeket iderajzolom.
  • 3:48 - 3:51
    A külső elektront eltávolítottuk.
  • 3:51 - 3:53
    Így lítium-kation keletkezett.
  • 3:53 - 3:56
    Jelölése Li+, mivel
  • 3:56 - 3:58
    három pozitív töltés van a magjában.
  • 3:58 - 3:59
    és csak két elektronja.
  • 3:59 - 4:02
    Háromból kettő az egy.
  • 4:02 - 4:04
    A lítiumion elektronszerkezete
  • 4:04 - 4:07
    1s2, hiszen eltávolítottuk
  • 4:07 - 4:10
    a külső elektront a 2s alhéjról.
  • 4:10 - 4:13
    Így mutathatjuk be
  • 4:13 - 4:15
    a hidrogén és a lítium ionizációját.
  • 4:15 - 4:18
    Ezután megvizsgálunk néhány tényezőt,
  • 4:18 - 4:20
    amelyek befolyásolják az ionizációs energiát.
  • 4:20 - 4:23
    Először a magtöltésről beszélünk.
  • 4:23 - 4:27
    Hadd írjam ezt ide.
  • 4:27 - 4:33
    A magtöltés lényege, hogy
    minél több pozitív töltés van a magban,
  • 4:33 - 4:37
    annál nagyobb vonzóerő hat az elektronra,
  • 4:37 - 4:41
    vagyis annál nehezebb
    ezt az elektront eltávolítani.
  • 4:41 - 4:45
    Általánosságban úgy vehetjük,
    hogy a nagyobb magtöltés
  • 4:45 - 4:47
    nagyobb ionizációs energiát eredményez,
  • 4:47 - 4:50
    hiszen nagyobb vonzóerőt jelent
  • 4:50 - 4:51
    az elektronok számára.
  • 4:51 - 4:53
    Tekintsük hát az előbbi két példát,
  • 4:53 - 4:55
    és kezdjük a hidrogénnel.
  • 4:55 - 4:57
    A hidrogén atommagjában
    1 pozitív töltés van.
  • 4:57 - 5:01
    Ezt a külső elektront a mag felé vonzza
  • 5:01 - 5:03
    a pozitív töltés.
  • 5:03 - 5:06
    A lítium atommagjában 3 pozitív töltés van,
  • 5:06 - 5:08
    azaz nagyobb a mag töltése.
  • 5:08 - 5:11
    Ha csupán a mag töltését vennénk figyelembe,
  • 5:11 - 5:12
    azt gondolhatnánk, hogy ezt az elektront
  • 5:12 - 5:15
    még nagyobb erő vonzza befelé,
    mint a hidrogénben,
  • 5:15 - 5:17
    hiszen a 3 több, mint az 1.
  • 5:17 - 5:19
    A magtöltés önmagában
  • 5:19 - 5:22
    ebben a két esetben azt sugallná,
  • 5:22 - 5:28
    hogy a lítium külső elektronjára
    nagyobb magvonzás hat.
  • 5:28 - 5:30
    Így azt hihetnénk,
    hogy több energiát igényel
  • 5:30 - 5:31
    ennek az elektronnak az eltávolítása.
  • 5:31 - 5:34
    Pusztán a magtöltést figyelembe véve
  • 5:34 - 5:38
    azt feltételezhetnénk,
    hogy az ionizációs energia vele együtt nő.
  • 5:38 - 5:40
    Ezután ejtsünk szót
    az elektronok árnyékoló hatásáról.
  • 5:40 - 5:46
    Az árnyékoló hatást árnyékolásnak is nevezzük.
  • 5:46 - 5:49
    Az árnyékoló hatás lényege az,
  • 5:49 - 5:52
    hogy a belső héjakon lévő elektronok
  • 5:52 - 5:55
    leárnyékolják a külső elektronokat
  • 5:55 - 5:57
    az atommag pozitív töltése elől.
  • 5:57 - 5:59
    Lássuk mindezt a lítium példáján.
  • 5:59 - 6:03
    Ezek az elektronok itt a belső héjon
  • 6:03 - 6:06
    taszítják a külső héj elektronjait.
  • 6:06 - 6:07
    Ez a kék elektron tehát
  • 6:07 - 6:09
    taszítja a zöld elektront,
  • 6:09 - 6:13
    s ez a másik kék elektron úgyszintén.
  • 6:13 - 6:18
    Így ezek leárnyékolják a zöld külső elektront
  • 6:18 - 6:20
    a 3 pozitív töltés elöl,
  • 6:20 - 6:23
    hiszen az elektronok taszítják a többi elektront.
  • 6:23 - 6:26
    Az azonos töltések taszítják egymást.
  • 6:26 - 6:30
    Ezt jelenti az elektronok árnyékoló hatása.
  • 6:30 - 6:32
    Ha csak ezt a tényezőt vennénk figyelembe,
  • 6:32 - 6:34
    a lítium esetében
  • 6:34 - 6:36
    a belső héj két elektronja
  • 6:36 - 6:39
    leárnyékolja a külső héjon lévő elektront.
  • 6:39 - 6:42
    Ellentétes irányú erőt fejtenek ki rá.
  • 6:42 - 6:44
    Ez azt jelenti,
  • 6:44 - 6:48
    hogy könnyebbé válik a külső elektron eltávolítása
  • 6:48 - 6:50
    a többi elektron taszítóereje miatt.
  • 6:50 - 6:54
    Ha csak az elektronok
    árnyékoló hatása érvényesülne,
  • 6:54 - 6:57
    könnyebb lenne eltávolítani
    a lítium külső elektronját
  • 6:57 - 6:58
    az árnyékoló hatás miatt.
  • 6:58 - 7:00
    Ezért kevesebb energiára lenne szükség,
  • 7:00 - 7:03
    tehát az ionizációs energia csökkenne,
  • 7:03 - 7:04
    ha csak ez a tényező érvényesülne.
  • 7:04 - 7:08
    Azonban magtöltés és az árnyékolás
    mindig együtt hatnak.
  • 7:08 - 7:10
    Ennek kifejezésére
  • 7:10 - 7:14
    az effektív magtöltés fogalmát alkalmazzuk.
  • 7:14 - 7:16
    Tehát a folytatáshoz felírom
  • 7:16 - 7:18
    az effektív magtöltés jelét (Z eff),
  • 7:18 - 7:21
    amit úgy kapunk, meg, hogy a magtöltésből (Z)
  • 7:21 - 7:25
    kivonjuk az árnyékoló elektronok hatását.
  • 7:25 - 7:28
    Így fejezhetjük ki,
  • 7:28 - 7:31
    nagyon leegyszerűsített módon.
  • 7:31 - 7:33
    Nézzük először a hidrogént,
  • 7:33 - 7:37
    és számítsuk ki az elektronra ható
    effektív magtöltést.
  • 7:37 - 7:40
    A magban 1 pozitív töltés van,
  • 7:40 - 7:43
    ez a magtöltés (Z).
  • 7:43 - 7:44
    Árnyékoló elektron nincsen.
  • 7:44 - 7:47
    1 mínusz 0, az természetesen 1.
  • 7:47 - 7:49
    Erre a külső elektronra tehát
  • 7:49 - 7:52
    +1 effektív magtöltés hat.
  • 7:52 - 7:55
    A lítium atommagjában 3 proton van.
  • 7:55 - 7:57
    Itt a Z értéke +3.
  • 7:57 - 8:00
    Van 2 árnyékoló elektron,
  • 8:00 - 8:01
    ez a 2 elektron a belső héjon.
  • 8:01 - 8:04
    Ez +3 mínusz 2.
  • 8:04 - 8:08
    Az effektív magtöltés tehát +1.
  • 8:08 - 8:12
    Az így kifejezett effektív magtöltés,
  • 8:12 - 8:15
    amely a hidrogénatom elektronjára hat,
  • 8:15 - 8:19
    körülbelül ugyanakkora, mint
    a lítiumatom külső elektronjára ható töltés,
  • 8:19 - 8:23
    hiszen mindkettő esetében ugyanúgy +1 az effektív magtöltés.
  • 8:23 - 8:26
    A lítiumatomban fellépő árnyékoló hatás
  • 8:26 - 8:29
    mintegy lerontja
  • 8:29 - 8:31
    a magtöltés hatását.
  • 8:31 - 8:34
    Ez a két hatás tehát kioltja egymást.
  • 8:34 - 8:36
    Ez természetesen csak
    egy nagyon leegyszerűsített módszer
  • 8:36 - 8:38
    az effektív magtöltés kiszámítására.
  • 8:38 - 8:42
    A valóságban a lítium esetében,
    a bonyolultabb módszerrel számolva
  • 8:42 - 8:45
    1,3 körüli értéket kapunk.
  • 8:45 - 8:47
    A lítium effektív magtöltését tehát
  • 8:47 - 8:52
    +1 körüli értéknek mondhatjuk,
  • 8:52 - 8:55
    noha a pontosabb értéke 1,3 körülinek adódna.
  • 8:55 - 9:00
    Tehát úgy vehetjük, hogy a lítiumatomban
    az elektronok árnyékoló hatása
  • 9:00 - 9:02
    lerontja a megnövekedett magtöltést.
  • 9:02 - 9:04
    Végül lássuk az utolsó tényezőt,
  • 9:04 - 9:06
    hogy megértsük ezt a tendenciát.
  • 9:06 - 9:08
    Az utolsó tényező a távolság
  • 9:08 - 9:11
    a külső elektron és az atommag között.
  • 9:11 - 9:13
    Tekintsük át ezt is.
  • 9:13 - 9:17
    A hidrogén esetében ez az elektron
    egészen közel van az atommaghoz.
  • 9:17 - 9:20
    A közelséggel együtt
  • 9:20 - 9:22
    a mag vonzása is erősebbé válik.
  • 9:22 - 9:24
    Fizikából tudjuk,
    hogy Coulomb törvénye alapján
  • 9:24 - 9:25
    a vonzás erőssége függ a távolságtól.
  • 9:25 - 9:27
    Minél kisebb a távolság,
  • 9:27 - 9:28
    annál nagyobb a vonzóerő.
  • 9:28 - 9:31
    Erre az elektronra tehát
    nagyon erős vonzóerő hat,
  • 9:31 - 9:33
    így nehéz eltávolítani.
  • 9:33 - 9:36
    A lítium esetében a külső héj elektronja
  • 9:36 - 9:38
    átlagosan távolabb van az atommagtól,
  • 9:38 - 9:42
    ezért nem hat rá olyan erősen
  • 9:42 - 9:44
    az atommag vonzása.
  • 9:44 - 9:46
    Mivel a vonzóerő nem túl nagy,
  • 9:46 - 9:51
    ezt a külső elektront könnyebb eltávolítani.
  • 9:51 - 9:54
    Ebből természetesen az is következik,
    hogy az ionizációs energia kisebb lesz.
  • 9:54 - 9:55
    A távolság hatása tehát az,
  • 9:55 - 9:58
    hogy könnyebb eltávolítani a külső elektront
  • 9:58 - 10:02
    a lítiumatomból, mivel távolabb van az atommagtól.
  • 10:02 - 10:04
    Ha együttesen tekintjük ezt a három tényezőt,
  • 10:04 - 10:08
    a magtöltés és az elektronok árnyékoló hatása
  • 10:08 - 10:09
    mintegy lerontják egymást.
  • 10:09 - 10:12
    Ezért úgy tekinthetjük, hogy a távolság az a tényező,
  • 10:12 - 10:16
    aminek az alapján a csoportokban magyarázható
  • 10:16 - 10:18
    az ionizációs energia változása.
Title:
Hogyan változik az ionizációs energia a csoportokban? | Atomszerkezet és tulajdonságok| Kémia| Khan Academy magyar
Description:

Egy elem első ionizációs energiája az az energia, amely ahhoz szükséges, hogy eltávolítsuk a külső, leggyengébben kötött elektront az elem egy semleges atomjából. A periódusos rendszer csoportjaiban lefelé haladva az első ionizációs energia értéke általában csökken. Ezt az okozza, hogy a külső elektron átlagosan távolabb van az atommagtól, így gyengébben van kötve, és kevesebb energia szükséges az eltávolításához

Tanulj kémiát a Khan Academyn: https://hu.khanacademy.org/science/chemistry

Kémia a Khan Academyn: Tudtad, hogy minden kémiai anyagokból áll? A kémia az anyagokat vizsgálja: azok összetételét, tulajdonságait és reakcióképességét. Ez nagyjából a középiskola első évének tananyagát fedi le. Az algebra alapos ismerete segítségünkre lehet.

Mi a Khan Academy? A Khan Academy gyakorló feladatokat, oktatóvideókat és személyre szabott tanulási összesítő táblát kínál, ami lehetővé teszi, hogy a tanulók a saját tempójukban tanuljanak az iskolában és az iskolán kívül is. Matematikát, természettudományokat, programozást, történelmet, művészettörténetet, közgazdaságtant és még más tárgyakat is tanulhatsz nálunk. Matematikai küldetéseink végigvezetik a diákokat az általános iskola első osztályától egészen a differenciál- és integrálszámításig modern, adaptív technológia segítségével, mely felméri az erősségeket és a hiányosságokat.

Küldetésünk, hogy bárki, bárhol világszínvonalú oktatásban részesülhessen.

A magyar fordítás az Akadémia Határok Nélkül Alapítvány (akademiahataroknelkul.hu) fordítócsapatának munkája.
more » « less
Video Language:
English
Team:
Khan Academy
Duration:
10:19

Hungarian subtitles

Revisions Compare revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.