0:00:01.710,0:00:03.870
Az ionizációs energia az az energia,

0:00:03.870,0:00:07.840
amely ahhoz szükséges, hogy egy elektront egy semleges atomból eltávolítsunk.

0:00:07.840,0:00:11.065
Ez az A betű egy semleges atomot jelképez,

0:00:11.065,0:00:14.110
amelyben a protonok és elektronok száma egyenlő.

0:00:14.110,0:00:16.129
Mivel a pozitív töltésű atommag

0:00:16.129,0:00:19.290
vonzza a negatív töltésű elektronokat,

0:00:19.290,0:00:22.540
energia szükséges ahhoz,[br]hogy egy elektront eltávolítsunk

0:00:22.540,0:00:25.200
a mag vonzásköréből.

0:00:25.200,0:00:27.500
Ezt az energiát nevezzük ionizációs energiának.

0:00:27.500,0:00:29.062
Ha eltávolítunk egy elektront,

0:00:29.062,0:00:31.720
akkor a protonok és az elektronok száma[br]már nem lesz egyenlő.

0:00:31.720,0:00:33.980
Eggyel több proton marad, mint elektron.

0:00:33.980,0:00:35.810
Egyszeres pozitív töltéstöbblet alakul ki,

0:00:35.810,0:00:37.660
azaz ion keletkezik.

0:00:37.660,0:00:41.930
Az ionizációs energia mindig pozitív,

0:00:41.930,0:00:45.310
vagyis az elektron eltávolítása energiát igényel.

0:00:45.310,0:00:47.950
Az ionizációs energia értéke tehát pozitív,

0:00:47.950,0:00:52.022
a mértékegysége pedig a kJ/mol.

0:00:52.022,0:00:53.480
Ebben a videóban

0:00:53.480,0:00:56.150
csak az első ionizációs energiáról beszélünk.

0:00:56.150,0:00:58.230
Erre az IE 1 jelölést használjuk.

0:00:58.230,0:01:01.700
Lássuk az ionizációs energia néhány tényleges értékét

0:01:01.700,0:01:03.370
az 1. csoport elemeinek esetében.

0:01:03.370,0:01:05.940
Itt látható az 1. csoport néhány eleme.

0:01:05.940,0:01:11.150
A hidrogén esetében 1312 kJ/mol energia

0:01:11.150,0:01:15.310
szükséges egy elektron eltávolításához.

0:01:15.310,0:01:19.240
A lítium esetében 520 kJ/mol energiát igényel

0:01:19.240,0:01:20.900
az elektron eltávolítása.

0:01:20.900,0:01:24.470
Láthatjuk, hogy lefelé haladva[br]ez az érték csökken.

0:01:24.470,0:01:26.170
A nátrium esetében 496.

0:01:26.170,0:01:28.380
A káliumnál 419.

0:01:28.380,0:01:29.860
A változás iránya egyértelmű.

0:01:29.860,0:01:33.870
A periódusos rendszer egy oszlopában[br]lefelé haladva

0:01:33.870,0:01:37.230
az ionizációs energia határozottan csökken,

0:01:37.230,0:01:40.920
azaz egyre könnyebben távolíthatunk el egy elektront.

0:01:40.920,0:01:43.870
Lássuk, hogy kitaláljuk-e ennek az okát.

0:01:43.870,0:01:47.400
Ehhez részletesen megvizsgálunk két elemet,

0:01:47.400,0:01:49.410
a hidrogént és a lítiumot..

0:01:49.410,0:01:51.990
Nézzük ezeket az ábrákat.

0:01:51.990,0:01:54.817
Ki fogjuk egészíteni őket [br]a hidrogén és a lítium esetére.

0:01:54.817,0:01:58.110
Először lássuk a hidrogént.

0:01:58.110,0:02:00.420
A hidrogén rendszáma 1.

0:02:00.420,0:02:02.610
Az atommagjában 1 proton van.

0:02:02.610,0:02:04.190
A mag egyszeresen pozitív töltésű.

0:02:04.190,0:02:06.024
A semleges atomban egy elektron is van.

0:02:06.024,0:02:09.600
Iderajzoljuk ezt az elektront is.

0:02:09.600,0:02:12.130
Az elektronszerkezet jelölése 1s1.

0:02:12.130,0:02:14.130
Az egyetlen elektron tehát egy s pályán van,

0:02:14.130,0:02:17.580
az első energiaszinten.

0:02:17.580,0:02:19.490
Erre a negatív töltésű elektronra

0:02:19.490,0:02:21.920
hat a pozitív töltésű mag vonzóereje,

0:02:21.920,0:02:24.630
így az eltávolításához energiát kell befektetni.

0:02:24.630,0:02:28.160
Ha tehát mólonként 1312 KJ energiát közlünk vele,

0:02:28.160,0:02:30.356
el tudjuk távolítani ezt az elektront.

0:02:30.356,0:02:33.728
Ekkor csak az egyszeresen pozitív töltésű[br]atommag marad vissza,

0:02:33.728,0:02:35.420
amely körül nincs elektron.

0:02:35.420,0:02:37.128
Ez már nem semleges atom,

0:02:37.128,0:02:38.270
hanem ion.

0:02:38.270,0:02:44.617
A jele H+, mivel az atommagban van egy pozitív töltés, de nincsenek elektronok. Tehát H+.

0:02:44.617,0:02:48.410
Tehát ez itt az ionizációs energia fogalma.

0:02:48.410,0:02:49.920
Lássuk a lítiumot.

0:02:49.920,0:02:51.990
Ezt alulra rajzolom.

0:02:51.990,0:02:53.860
A lítium rendszáma 3,

0:02:53.860,0:02:56.370
tehát a magjában 3 proton van.

0:02:56.370,0:02:58.900
A semleges atomban 3 elektron van.

0:02:58.900,0:03:03.440
Az elektronszerkezete 1s2 2s1.

0:03:03.440,0:03:06.335
Két elektron van az első energiaszinten,

0:03:06.335,0:03:07.750
egy s pályán.

0:03:07.750,0:03:09.750
Ezeket ide rajzolom.

0:03:09.750,0:03:11.770
Ez a két elektron, amit most rajzoltam,

0:03:11.770,0:03:14.620
jelképezi az első energiaszint két elektronját.

0:03:14.620,0:03:17.260
A második energiaszinten van még egy elektron.

0:03:17.260,0:03:20.480
Ezt is iderajzolom.

0:03:20.480,0:03:24.240
Ha a lítiumatomból szeretnénk[br]eltávolítani egy elektront,

0:03:24.240,0:03:27.890
a külső távozna a legkönnyebben,

0:03:27.890,0:03:29.530
a 2s alhéj elektronja.

0:03:29.530,0:03:33.880
520 kJ/mol energia befektetésével

0:03:33.880,0:03:36.160
el lehet távolítani ezt az elektront.

0:03:36.160,0:03:41.350
Így marad három[br]pozitív töltés az atommagban,

0:03:41.350,0:03:45.719
és megmaradnak az 1s alhéj elektronjai is.

0:03:45.719,0:03:47.760
Ezeket iderajzolom.

0:03:47.760,0:03:51.000
A külső elektront eltávolítottuk.

0:03:51.000,0:03:53.420
Így lítium-kation keletkezett.

0:03:53.420,0:03:55.640
Jelölése Li+, mivel

0:03:55.640,0:03:58.060
három pozitív töltés van a magjában.

0:03:58.060,0:03:59.450
és csak két elektronja.

0:03:59.450,0:04:01.870
Háromból kettő az egy.

0:04:01.870,0:04:04.280
A lítiumion elektronszerkezete

0:04:04.280,0:04:07.320
1s2, hiszen eltávolítottuk

0:04:07.320,0:04:10.210
a külső elektront a 2s alhéjról.

0:04:10.210,0:04:13.132
Így mutathatjuk be

0:04:13.132,0:04:15.390
a hidrogén és a lítium ionizációját.

0:04:15.390,0:04:18.190
Ezután megvizsgálunk néhány tényezőt,

0:04:18.190,0:04:20.100
amelyek befolyásolják az ionizációs energiát.

0:04:20.100,0:04:22.805
Először a magtöltésről beszélünk.

0:04:22.805,0:04:27.290
Hadd írjam ezt ide.

0:04:27.290,0:04:32.864
A magtöltés lényege, hogy [br]minél több pozitív töltés van a magban,

0:04:32.864,0:04:36.830
annál nagyobb vonzóerő hat az elektronra,

0:04:36.830,0:04:41.030
vagyis annál nehezebb[br]ezt az elektront eltávolítani.

0:04:41.030,0:04:44.810
Általánosságban úgy vehetjük,[br]hogy a nagyobb magtöltés

0:04:44.810,0:04:47.350
nagyobb ionizációs energiát eredményez,

0:04:47.350,0:04:49.530
hiszen nagyobb vonzóerőt jelent

0:04:49.530,0:04:50.520
az elektronok számára.

0:04:50.520,0:04:52.910
Tekintsük hát az előbbi két példát,

0:04:52.910,0:04:54.680
és kezdjük a hidrogénnel.

0:04:54.680,0:04:57.440
A hidrogén atommagjában[br]1 pozitív töltés van.

0:04:57.440,0:05:01.210
Ezt a külső elektront a mag felé vonzza

0:05:01.210,0:05:03.000
a pozitív töltés.

0:05:03.000,0:05:06.420
A lítium atommagjában 3 pozitív töltés van,

0:05:06.420,0:05:08.300
azaz nagyobb a mag töltése.

0:05:08.300,0:05:10.816
Ha csupán a mag töltését vennénk figyelembe,

0:05:10.816,0:05:12.440
azt gondolhatnánk, hogy ezt az elektront

0:05:12.440,0:05:14.590
még nagyobb erő vonzza befelé,[br]mint a hidrogénben,

0:05:14.590,0:05:17.110
hiszen a 3 több, mint az 1.

0:05:17.110,0:05:19.080
A magtöltés önmagában

0:05:19.080,0:05:22.122
ebben a két esetben azt sugallná,

0:05:22.122,0:05:27.709
hogy a lítium külső elektronjára[br]nagyobb magvonzás hat.

0:05:27.709,0:05:30.000
Így azt hihetnénk,[br]hogy több energiát igényel

0:05:30.000,0:05:31.270
ennek az elektronnak az eltávolítása.

0:05:31.270,0:05:33.570
Pusztán a magtöltést figyelembe véve

0:05:33.570,0:05:37.700
azt feltételezhetnénk,[br]hogy az ionizációs energia vele együtt nő.

0:05:37.700,0:05:40.430
Ezután ejtsünk szót[br]az elektronok árnyékoló hatásáról.

0:05:40.430,0:05:46.340
Az árnyékoló hatást árnyékolásnak is nevezzük.

0:05:46.340,0:05:49.230
Az árnyékoló hatás lényege az,

0:05:49.230,0:05:52.290
hogy a belső héjakon lévő elektronok

0:05:52.290,0:05:54.670
leárnyékolják a külső elektronokat

0:05:54.670,0:05:57.110
az atommag pozitív töltése elől.

0:05:57.110,0:05:59.210
Lássuk mindezt a lítium példáján.

0:05:59.210,0:06:03.120
Ezek az elektronok itt a belső héjon

0:06:03.120,0:06:05.630
taszítják a külső héj elektronjait.

0:06:05.630,0:06:07.470
Ez a kék elektron tehát

0:06:07.470,0:06:09.120
taszítja a zöld elektront,

0:06:09.120,0:06:12.890
s ez a másik kék elektron úgyszintén.

0:06:12.890,0:06:18.063
Így ezek leárnyékolják a zöld külső elektront

0:06:18.063,0:06:20.450
a 3 pozitív töltés elöl,

0:06:20.450,0:06:22.900
hiszen az elektronok taszítják a többi elektront.

0:06:22.900,0:06:25.500
Az azonos töltések taszítják egymást.

0:06:25.500,0:06:29.650
Ezt jelenti az elektronok árnyékoló hatása.

0:06:29.650,0:06:31.510
Ha csak ezt a tényezőt vennénk figyelembe,

0:06:31.510,0:06:33.840
a lítium esetében

0:06:33.840,0:06:35.740
a belső héj két elektronja

0:06:35.740,0:06:39.450
leárnyékolja a külső héjon lévő elektront.

0:06:39.450,0:06:42.350
Ellentétes irányú erőt fejtenek ki rá.

0:06:42.350,0:06:43.640
Ez azt jelenti,

0:06:43.640,0:06:47.810
hogy könnyebbé válik a külső elektron eltávolítása

0:06:47.810,0:06:50.030
a többi elektron taszítóereje miatt.

0:06:50.030,0:06:53.840
Ha csak az elektronok[br]árnyékoló hatása érvényesülne,

0:06:53.840,0:06:56.850
könnyebb lenne eltávolítani[br]a lítium külső elektronját

0:06:56.850,0:06:58.020
az árnyékoló hatás miatt.

0:06:58.020,0:07:00.238
Ezért kevesebb energiára lenne szükség,

0:07:00.238,0:07:02.790
tehát az ionizációs energia csökkenne,

0:07:02.790,0:07:04.500
ha csak ez a tényező érvényesülne.

0:07:04.500,0:07:08.500
Azonban magtöltés és az árnyékolás[br]mindig együtt hatnak.

0:07:08.500,0:07:10.250
Ennek kifejezésére

0:07:10.250,0:07:14.134
az effektív magtöltés fogalmát alkalmazzuk.

0:07:14.134,0:07:15.550
Tehát a folytatáshoz felírom

0:07:15.550,0:07:18.290
az effektív magtöltés jelét (Z eff),

0:07:18.290,0:07:21.280
amit úgy kapunk, meg, hogy a magtöltésből (Z)

0:07:21.280,0:07:24.860
kivonjuk az árnyékoló elektronok hatását.

0:07:24.860,0:07:27.650
Így fejezhetjük ki,

0:07:27.650,0:07:30.840
nagyon leegyszerűsített módon.

0:07:30.840,0:07:32.840
Nézzük először a hidrogént,

0:07:32.840,0:07:36.860
és számítsuk ki az elektronra ható[br]effektív magtöltést.

0:07:36.860,0:07:40.220
A magban 1 pozitív töltés van,

0:07:40.220,0:07:42.780
ez a magtöltés (Z).

0:07:42.780,0:07:44.410
Árnyékoló elektron nincsen.

0:07:44.410,0:07:46.820
1 mínusz 0, az természetesen 1.

0:07:46.820,0:07:48.820
Erre a külső elektronra tehát

0:07:48.820,0:07:51.570
+1 effektív magtöltés hat.

0:07:51.570,0:07:54.960
A lítium atommagjában 3 proton van.

0:07:54.960,0:07:57.490
Itt a Z értéke +3.

0:07:57.490,0:07:59.590
Van 2 árnyékoló elektron,

0:07:59.590,0:08:01.330
ez a 2 elektron a belső héjon.

0:08:01.330,0:08:03.690
Ez +3 mínusz 2.

0:08:03.690,0:08:07.580
Az effektív magtöltés tehát +1.

0:08:07.580,0:08:12.310
Az így kifejezett effektív magtöltés,

0:08:12.310,0:08:14.740
amely a hidrogénatom elektronjára hat,

0:08:14.740,0:08:18.800
körülbelül ugyanakkora, mint[br]a lítiumatom külső elektronjára ható töltés,

0:08:18.800,0:08:22.580
hiszen mindkettő esetében ugyanúgy +1 az effektív magtöltés.

0:08:22.580,0:08:25.960
A lítiumatomban fellépő árnyékoló hatás

0:08:25.960,0:08:29.170
mintegy lerontja

0:08:29.170,0:08:30.830
a magtöltés hatását.

0:08:30.830,0:08:33.780
Ez a két hatás tehát kioltja egymást.

0:08:33.780,0:08:36.267
Ez természetesen csak[br]egy nagyon leegyszerűsített módszer

0:08:36.267,0:08:38.100
az effektív magtöltés kiszámítására.

0:08:38.100,0:08:41.740
A valóságban a lítium esetében,[br]a bonyolultabb módszerrel számolva

0:08:41.740,0:08:44.600
1,3 körüli értéket kapunk.

0:08:44.600,0:08:47.470
A lítium effektív magtöltését tehát

0:08:47.470,0:08:52.110
+1 körüli értéknek mondhatjuk,

0:08:52.110,0:08:55.180
noha a pontosabb értéke 1,3 körülinek adódna.

0:08:55.180,0:08:59.910
Tehát úgy vehetjük, hogy a lítiumatomban[br]az elektronok árnyékoló hatása

0:08:59.910,0:09:02.480
lerontja a megnövekedett magtöltést.

0:09:02.480,0:09:04.400
Végül lássuk az utolsó tényezőt,

0:09:04.400,0:09:05.820
hogy megértsük ezt a tendenciát.

0:09:05.820,0:09:08.090
Az utolsó tényező a távolság

0:09:08.090,0:09:11.490
a külső elektron és az atommag között.

0:09:11.490,0:09:12.770
Tekintsük át ezt is.

0:09:12.770,0:09:17.450
A hidrogén esetében ez az elektron[br]egészen közel van az atommaghoz.

0:09:17.450,0:09:20.430
A közelséggel együtt

0:09:20.430,0:09:21.970
a mag vonzása is erősebbé válik.

0:09:21.970,0:09:23.980
Fizikából tudjuk,[br]hogy Coulomb törvénye alapján

0:09:23.980,0:09:25.360
a vonzás erőssége függ a távolságtól.

0:09:25.360,0:09:26.537
Minél kisebb a távolság,

0:09:26.537,0:09:28.450
annál nagyobb a vonzóerő.

0:09:28.450,0:09:30.730
Erre az elektronra tehát[br]nagyon erős vonzóerő hat,

0:09:30.730,0:09:33.040
így nehéz eltávolítani.

0:09:33.040,0:09:35.890
A lítium esetében a külső héj elektronja

0:09:35.890,0:09:38.140
átlagosan távolabb van az atommagtól,

0:09:38.140,0:09:41.500
ezért nem hat rá olyan erősen

0:09:41.500,0:09:43.930
az atommag vonzása.

0:09:43.930,0:09:45.763
Mivel a vonzóerő nem túl nagy,

0:09:45.763,0:09:50.580
ezt a külső elektront könnyebb eltávolítani.

0:09:50.580,0:09:53.720
Ebből természetesen az is következik,[br]hogy az ionizációs energia kisebb lesz.

0:09:53.720,0:09:55.320
A távolság hatása tehát az,

0:09:55.320,0:09:58.220
hogy könnyebb eltávolítani a külső elektront

0:09:58.220,0:10:01.680
a lítiumatomból, mivel távolabb van az atommagtól.

0:10:01.680,0:10:04.240
Ha együttesen tekintjük ezt a három tényezőt,

0:10:04.240,0:10:07.510
a magtöltés és az elektronok árnyékoló hatása

0:10:07.510,0:10:09.020
mintegy lerontják egymást.

0:10:09.020,0:10:11.830
Ezért úgy tekinthetjük, hogy a távolság az a tényező,

0:10:11.830,0:10:15.870
aminek az alapján a csoportokban magyarázható

0:10:15.870,0:10:18.330
az ionizációs energia változása.