WEBVTT

00:00:01.710 --> 00:00:03.870
Az ionizációs energia azt az energiát jelenti,

00:00:03.870 --> 00:00:07.840
amely egy elektron eltávolításához szükséges
egy semleges atomból.

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

00:00:11.065 --> 00:00:14.110
amelyben a protonok és elektronok száma egyenlő.

00:00:14.110 --> 00:00:16.129
Mivel a pozitív töltésű atommag

00:00:16.129 --> 00:00:19.290
vonzza a negatív töltésű elektronokat,

00:00:19.290 --> 00:00:22.540
energia szükséges ahhoz,
hogy egy elektront eltávolítsunk

00:00:22.540 --> 00:00:25.200
a mag vonzóerejétől.

00:00:25.200 --> 00:00:27.500
Ez az ionizációs energia alapja.

00:00:27.500 --> 00:00:29.700
Ha eltávolítunk egy elektront,

00:00:29.700 --> 00:00:31.720
akkor a protonok és az elektronok száma
már nem lesz egyenlő.

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

00:00:33.980 --> 00:00:35.810
Egyszeresen pozitív töltéstöbblet alakul ki,

00:00:35.810 --> 00:00:37.660
azaz ion keletkezik.

00:00:37.660 --> 00:00:41.930
Így az ionizációs energia
mindig pozitív,

00:00:41.930 --> 00:00:45.310
vagyis az elektron eltávolítása
energiát igényel.

00:00:45.310 --> 00:00:47.950
Az ionizációs energia értéke tehát pozitív,

00:00:47.950 --> 00:00:52.022
a mértékegysége pedig a kJ/mol.

00:00:52.022 --> 00:00:53.480
Ebben a videóban

00:00:53.480 --> 00:00:56.150
csak az első ionizációs energiáról beszélünk.

00:00:56.150 --> 00:00:58.230
Erre az IE 1 jelölést használom.

00:00:58.230 --> 00:01:01.700
Lássunk néhány tényleges értéket
az ionizációs energiára

00:01:01.700 --> 00:01:03.370
az 1. csoport elemeinek esetében.

00:01:03.370 --> 00:01:05.940
Itt látható az 1. csoport néhány eleme.

00:01:05.940 --> 00:01:10.470
A hidrogén esetében mólonként 1312 kJ energia

00:01:10.470 --> 00:01:15.310
szükséges egy elektron eltávolításához.

00:01:15.310 --> 00:01:19.240
A lítium esetében 520 kJ energia árán

00:01:19.240 --> 00:01:20.900
távolíthatnánk el egy mól atomból 1-1 elektront.

00:01:20.900 --> 00:01:24.470
Láthatjuk, hogy lefelé haladva
ez az érték csökken.

00:01:24.470 --> 00:01:26.170
A nátrium esetében 496.

00:01:26.170 --> 00:01:28.380
A káliumnál 419.

00:01:28.380 --> 00:01:29.860
A változás iránya egyértelmű.

00:01:29.860 --> 00:01:33.870
A periódusos rendszer egy oszlopában
lefelé haladva

00:01:33.870 --> 00:01:37.230
az ionizációs energia határozottan csökken,

00:01:37.230 --> 00:01:40.920
azaz egyre könnyebben távolíthatunk el egy elektront.

00:01:40.920 --> 00:01:43.870
Lássuk, kitaláljuk-e ennek az okát.

00:01:43.870 --> 00:01:47.400
Ehhez részletesen megvizsgálunk
két elemet,

00:01:47.400 --> 00:01:49.410
a hidrogént és a lítiumot..

00:01:49.410 --> 00:01:51.990
Nézzük ezeket az ábrákat.

00:01:51.990 --> 00:01:54.817
Ki fogjuk egészíteni őket 
a hidrogén és a lítium mintájára.

00:01:54.817 --> 00:01:58.110
Először lássuk a hidrogént.

00:01:58.110 --> 00:02:00.420
A hidrogén rendszáma 1.

00:02:00.420 --> 00:02:02.610
Az atommagjában 1 proton van.

00:02:02.610 --> 00:02:04.190
A mag egyszeresen pozitív töltésű.

00:02:04.190 --> 00:02:06.024
A semleges atomban egy elektron is van.

00:02:06.024 --> 00:02:08.523
Iderajzolhatjuk ezt az elektront is.

00:02:08.523 --> 00:02:09.600
c

00:02:09.600 --> 00:02:12.130
Az elektronszerkezet jelölése 1s1.

00:02:12.130 --> 00:02:15.410
Az egyetlen elektron tehát
egy s pályán van,

00:02:15.410 --> 00:02:17.580
az első energiaszinten.

00:02:17.580 --> 00:02:19.490
Erre a negatív töltésű elektronra tehát

00:02:19.490 --> 00:02:21.920
hat a pozitív töltésű mag vonzóereje.

00:02:21.920 --> 00:02:24.630
Ezért az eltávolításához
energiát kell befektetni.

00:02:24.630 --> 00:02:28.160
Ha tehát mólonként 1312 energiát közlünk vele,

00:02:28.160 --> 00:02:29.650
el tudjuk távolítani ezt az elektront.

00:02:29.650 --> 00:02:31.310
Így csak az egyszeresen pozitív töltésű
atommag marad, meg

00:02:31.310 --> 00:02:34.910
amely körül nincsenek elektronok.

00:02:34.910 --> 00:02:35.420
c

00:02:35.420 --> 00:02:37.128
Ez már nem egy semleges atom,

00:02:37.128 --> 00:02:38.270
hanem egy ion.

00:02:38.270 --> 00:02:41.510
A jele H+, mivel ez egy pozitív töltésű
atommag, elektronok nélkül.

00:02:41.510 --> 00:02:43.480
H+

00:02:43.480 --> 00:02:46.020
Itt így értelmezzük az ionizációs energiát.

00:02:46.020 --> 00:02:48.490
Lássuk a lítiumot.

00:02:48.490 --> 00:02:49.920
Ezt alulra rajzolom.

00:02:49.920 --> 00:02:51.990
A lítium rendszáma 3,

00:02:51.990 --> 00:02:53.860
tehát a magjában 3 proton van.

00:02:53.860 --> 00:02:56.370
A semleges atomban 3 elektron van.

00:02:56.370 --> 00:02:58.900
Az elektronszerkezete 1s2 2s1.

00:02:58.900 --> 00:03:03.440
Két elektron van az első energiaszinten,

00:03:03.440 --> 00:03:06.335
egy s pályán.

00:03:06.335 --> 00:03:07.750
Ezeket ide rajzolom.

00:03:07.750 --> 00:03:09.750
Ez a két elektron, amit most rajzoltam,

00:03:09.750 --> 00:03:11.770
jelképezi az első energiaszint
két elektronját.

00:03:11.770 --> 00:03:14.620
c

00:03:14.620 --> 00:03:17.260
A második energiaszinten van még egy elektron.

00:03:17.260 --> 00:03:20.480
Ezt is iderajzolom.

00:03:20.480 --> 00:03:24.240
Ha a lítiumatomból szeretnénk
eltávolítani egy elektront,

00:03:24.240 --> 00:03:26.010
a legkönnyebben az távozna,

00:03:26.010 --> 00:03:27.890
amelyik a legtávolabb esik,

00:03:27.890 --> 00:03:29.530
a 2s alhéj elektronja.

00:03:29.530 --> 00:03:33.880
520 kJ/mol energia befektetésével

00:03:33.880 --> 00:03:36.160
el lehet távolítani ezt az elektront.

00:03:36.160 --> 00:03:37.740
Így megmarad a háromszorosan
pozitív töltésű atommag,

00:03:37.740 --> 00:03:41.350
c

00:03:41.350 --> 00:03:45.719
és megmaradnak az 1s alhéj elektronjai is.

00:03:45.719 --> 00:03:47.760
Ezeket iderajzolom.

00:03:47.760 --> 00:03:51.000
A külső elektront eltávolítottuk.

00:03:51.000 --> 00:03:53.420
Ami keletkezett, az egy lítium kation.

00:03:53.420 --> 00:03:55.640
Jelölése Li+, mivel

00:03:55.640 --> 00:03:58.060
három pozitív töltés van a magjában.

00:03:58.060 --> 00:03:59.450
és csak két elektronja.

00:03:59.450 --> 00:04:01.870
Háromból kettő az egy.

00:04:01.870 --> 00:04:04.280
A lítiumion elektronszerkezete

00:04:04.280 --> 00:04:07.320
így 1s2, hiszen eltávolítottuk

00:04:07.320 --> 00:04:10.210
a külső elektront a 2s alhéjról.

00:04:10.210 --> 00:04:13.510
Tehát így ábrázolható

00:04:13.510 --> 00:04:15.390
a hidrogén és a lítium ionizációja.

00:04:15.390 --> 00:04:18.190
Ezután megvizsgálunk néhány tényezőt,

00:04:18.190 --> 00:04:20.100
amelyek befolyásolják az ionizációs energiát.

00:04:20.100 --> 00:04:22.805
Először a magtöltésről beszélünk.

00:04:22.805 --> 00:04:27.290
Hadd írjam ezt ide.

00:04:27.290 --> 00:04:31.680
A magtöltés lényege, hogy 
minél több pozitív töltés van a magban,

00:04:31.680 --> 00:04:35.300
annál nagyobb vonzóerő

00:04:35.300 --> 00:04:36.780
hat az elektronra.

00:04:36.780 --> 00:04:38.740
Ezért annaál nehezebb

00:04:38.740 --> 00:04:41.030
ezt az elektront eltávolítani.

00:04:41.030 --> 00:04:44.810
Általánosságban úgy vehetjük,
hogy a nagyobb magtöltés

00:04:44.810 --> 00:04:47.350
nagyobb ionizációs energiát eredményez,

00:04:47.350 --> 00:04:49.530
hiszen nagyobb vonzóerőt jelent

00:04:49.530 --> 00:04:50.520
az elektronok számára.

00:04:50.520 --> 00:04:52.910
Tekintsük hát az előbbi két példát,

00:04:52.910 --> 00:04:54.680
és kezdjük a hidrogénnel.

00:04:54.680 --> 00:04:57.440
A hidrogén atommagjában
1 pozitív töltés van.

00:04:57.440 --> 00:05:01.210
Ezt a külső elektront a mag felé vonzza

00:05:01.210 --> 00:05:03.000
a pozitív töltés.

00:05:03.000 --> 00:05:06.420
A lítium atommagjában
3 pozitív töltés van,

00:05:06.420 --> 00:05:08.300
azaz nagyobb a mag töltése.

00:05:08.300 --> 00:05:10.816
Ha egyedül a meg töltését vennénk figyelembe,

00:05:10.816 --> 00:05:12.440
azt gondolhatnánk, hogy ezt az elektront

00:05:12.440 --> 00:05:14.590
még nagyobb erő vonzza befelé,
mint a hidrogénben,

00:05:14.590 --> 00:05:17.110
hiszen a 3 több, mint az 1.

00:05:17.110 --> 00:05:19.080
A magtöltés önmagában

00:05:19.080 --> 00:05:24.534
e két esetben azt sugallná,

00:05:24.534 --> 00:05:26.700
hogy a lítium külső elektronjára
nagyobb magvonzás hat.

00:05:26.700 --> 00:05:27.709
c

00:05:27.709 --> 00:05:30.000
Így azt hihetnénk,
hogy ennek az elektronnak az eltávolítása

00:05:30.000 --> 00:05:31.270
több energiát igényel.

00:05:31.270 --> 00:05:33.570
Pusztán a magtöltés alapján

00:05:33.570 --> 00:05:37.700
azt feltételezhetnénk,
hogy az ionizációs energia nő.

00:05:37.700 --> 00:05:40.430
Ejtsünk most szót
az elektronok árnyékoló hatásáról.

00:05:40.430 --> 00:05:43.300
Az árnyékolást

00:05:43.300 --> 00:05:46.340
ccc

00:05:46.340 --> 00:05:49.230
Az árnyékoló hatás lényege az,

00:05:49.230 --> 00:05:52.290
hogy a belső héjakon lévő elektronok

00:05:52.290 --> 00:05:56.140
leárnyékolják a külső elektronokat

00:05:56.140 --> 00:05:57.110
az atommag pozitív töltése elől.

00:05:57.110 --> 00:05:59.210
Lássuk mindezt a lítium példáján.

00:05:59.210 --> 00:06:03.120
Ezek az elektronok itt a belső héjon

00:06:03.120 --> 00:06:05.630
taszítják a külső héj elektronjait.

00:06:05.630 --> 00:06:07.470
Ez a kék elektron tehát

00:06:07.470 --> 00:06:10.500
taszítja a zöld elektront,

00:06:10.500 --> 00:06:12.890
s ez a másik kék elektron úgyszintén.

00:06:12.890 --> 00:06:17.250
Így ezek leárnyékolják a zöld külső elektront

00:06:17.250 --> 00:06:22.090
a 3 pozitív töltés elöl,

00:06:22.090 --> 00:06:22.900
hiszen az elektronok taszítják a többi elektront.

00:06:22.900 --> 00:06:25.500
Az azonos töltések taszítják egymást.

00:06:25.500 --> 00:06:28.840
Ezt jelenti hát az elektronok árnyékoló hatása.

00:06:28.840 --> 00:06:29.650
c

00:06:29.650 --> 00:06:33.740
Ha ezt a tényezőt is figyelembe vesszük,

00:06:33.740 --> 00:06:35.610
a lítium esetében számolnunk kell azzal,

00:06:35.610 --> 00:06:39.450
hogy a belső héj két elektronja
leárnyékolja a külső héjon lévő elektront.

00:06:39.450 --> 00:06:41.700
Egy ellentétes irányú erővel is

00:06:41.700 --> 00:06:42.350
számolnunk kell.

00:06:42.350 --> 00:06:44.700
Ez azt jelenti,

00:06:44.700 --> 00:06:49.160
hogy könnyebb eltávolítani a külső elektront

00:06:49.160 --> 00:06:50.030
a többi elektron taszító hatása miatt.

00:06:50.030 --> 00:06:52.630
Ha csupán az elektronok

00:06:52.630 --> 00:06:55.160
árnyékoló hatását vennénk figyelembe,

00:06:55.160 --> 00:06:56.850
könnyebb lenne eltávolítani

00:06:56.850 --> 00:06:58.020
a lítium külső elektronját

00:06:58.020 --> 00:07:00.250
az árnyékoló hatás miatt.

00:07:00.250 --> 00:07:02.510
Kevesebb energiára lenne szükség

00:07:02.510 --> 00:07:04.500
ha csak ezt a tényezőt vennénk számításba.

00:07:04.500 --> 00:07:08.500
Azonban magtöltés és az árnyékolás
mindig együtt hatnak.

00:07:08.500 --> 00:07:10.250
Ennek kifejezésére

00:07:10.250 --> 00:07:14.134
az effektív magtöltés fogalmát alkalmazzuk.

00:07:14.134 --> 00:07:15.550
Tehát a folytatáshoz felírom

00:07:15.550 --> 00:07:18.290
az effektív magtöltés jelét (Z eff),

00:07:18.290 --> 00:07:20.920
amit úgy kapunk, meg, hogy a magtöltésből (Z)

00:07:20.920 --> 00:07:24.860
kivonjuk az árnyékoló elektronok hatását xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

00:07:24.860 --> 00:07:27.650
Így fejezhetjük ki,

00:07:27.650 --> 00:07:30.840
egy nagyon leegyszerűsített módon.

00:07:30.840 --> 00:07:33.450
Nézzük először a hidrogént,

00:07:33.450 --> 00:07:36.860
és számítsuk ki az elektronra ható
effektív magtöltést.

00:07:36.860 --> 00:07:40.220
A magban van 1 pozitív töltés,

00:07:40.220 --> 00:07:42.900
ez a magtöltés (Z).

00:07:42.900 --> 00:07:44.410
Árnyékoló elektron nincsen.

00:07:44.410 --> 00:07:46.820
1 mínusz 0, az természetesen 1.

00:07:46.820 --> 00:07:48.820
Erre a külső elektronra tehát

00:07:48.820 --> 00:07:51.570
+1 effektív magtöltés hat.

00:07:51.570 --> 00:07:54.960
A lítium atommagjában 3 proton van.

00:07:54.960 --> 00:07:57.490
Itt a Z értéke +3.

00:07:57.490 --> 00:07:59.590
Van 2 árnyékoló elektron,

00:07:59.590 --> 00:08:01.330
ez a 2 elektron a belső héjon.

00:08:01.330 --> 00:08:03.690
Ez +3 mínusz 2.

00:08:03.690 --> 00:08:07.580
Az effektív magtöltés tehát +1.

00:08:07.580 --> 00:08:12.310
Az így kifejezett
effektív magtöltés,

00:08:12.310 --> 00:08:16.400
amely a hidrogénatom elektronjára hat,

00:08:16.400 --> 00:08:19.740
körülbelül ugyanakkor, mint
a lítiumatom elektronjára ható töltés,

00:08:19.740 --> 00:08:22.580
hiszen mindkettő esetében

00:08:22.580 --> 00:08:25.960
ugyanúgy +1 az effektív magtöltés.

00:08:25.960 --> 00:08:29.170
A lítiumatomban fellépő árnyékoló hatás

00:08:29.170 --> 00:08:30.830
mintegy lerontja

00:08:30.830 --> 00:08:33.780
a magtöltés hatását.

00:08:33.780 --> 00:08:36.267
Ez a két hatás tehát kioltja egymást.

00:08:36.267 --> 00:08:38.100
Ez természetesen csak
nagyon leegyszerűsített módszer

00:08:38.100 --> 00:08:41.740
az effektív magtöltés kiszámítására.

00:08:41.740 --> 00:08:44.600
A valóságban a lítium esetében,
a bonyolultabb módszerrel számolva

00:08:44.600 --> 00:08:47.470
1,3 körüli értéket kapunk.

00:08:47.470 --> 00:08:52.110
A lítium effektív magtöltését tehát

00:08:52.110 --> 00:08:55.180
+1 körüli értéknek mondhatjuk,

00:08:55.180 --> 00:08:59.910
noha a pontosabb értéke körülbelül 1,3.

00:08:59.910 --> 00:09:02.480


00:09:02.480 --> 00:09:04.400


00:09:04.400 --> 00:09:05.820


00:09:05.820 --> 00:09:08.090


00:09:08.090 --> 00:09:11.490


00:09:11.490 --> 00:09:12.770


00:09:12.770 --> 00:09:17.450


00:09:17.450 --> 00:09:20.430


00:09:20.430 --> 00:09:21.970


00:09:21.970 --> 00:09:23.980


00:09:23.980 --> 00:09:25.360


00:09:25.360 --> 00:09:27.837


00:09:27.837 --> 00:09:28.420


00:09:28.420 --> 00:09:30.730


00:09:30.730 --> 00:09:33.040


00:09:33.040 --> 00:09:35.890


00:09:35.890 --> 00:09:38.140


00:09:38.140 --> 00:09:41.830


00:09:41.830 --> 00:09:43.930


00:09:43.930 --> 00:09:45.763


00:09:45.763 --> 00:09:48.200


00:09:48.200 --> 00:09:50.580


00:09:50.580 --> 00:09:53.221


00:09:53.221 --> 00:09:53.720


00:09:53.720 --> 00:09:55.320


00:09:55.320 --> 00:09:58.220


00:09:58.220 --> 00:10:01.680


00:10:01.680 --> 00:10:04.240


00:10:04.240 --> 00:10:07.510


00:10:07.510 --> 00:10:09.020


00:10:09.020 --> 00:10:11.830


00:10:11.830 --> 00:10:15.870


00:10:15.870 --> 00:10:18.330