Hogyan változik az ionizációs energia a csoportokban? | Atomszerkezet és tulajdonságok| Kémia| Khan Academy magyar
-
0:02 - 0:04Az ionizációs energia azt az energiát jelenti,
-
0:04 - 0:08amely egy elektron eltávolításához szükséges
egy semleges atomból. -
0:08 - 0:11Ez az A betű egy semleges atomot jelképez,
-
0:11 - 0:14amelyben a protonok és elektronok száma egyenlő.
-
0:14 - 0:16Mivel a pozitív töltésű atommag
-
0:16 - 0:19vonzza a negatív töltésű elektronokat,
-
0:19 - 0:23energia szükséges ahhoz,
hogy egy elektront eltávolítsunk -
0:23 - 0:25a mag vonzásköréből.
-
0:25 - 0:28Ez az ionizációs energia háttere.
-
0:28 - 0:29Ha eltávolítunk egy elektront,
-
0:29 - 0:32akkor a protonok és az elektronok száma
már nem lesz egyenlő. -
0:32 - 0:34Eggyel több proton marad, mint elektron.
-
0:34 - 0:36Egyszeres pozitív töltéstöbblet alakul ki,
-
0:36 - 0:38azaz ion keletkezik.
-
0:38 - 0:42Az ionizációs energia mindig pozitív,
-
0:42 - 0:45vagyis az elektron eltávolítása energiát igényel.
-
0:45 - 0:48Az ionizációs energia értéke tehát pozitív,
-
0:48 - 0:52a mértékegysége pedig a kJ/mol.
-
0:52 - 0:53Ebben a videóban
-
0:53 - 0:56csak az első ionizációs energiáról beszélünk.
-
0:56 - 0:58Erre az IE 1 jelölést használjuk.
-
0:58 - 1:02Lássuk az ionizációs energia néhány tényleges értékét
-
1:02 - 1:03az 1. csoport elemeinek esetében.
-
1:03 - 1:06Itt látható az 1. csoport néhány eleme.
-
1:06 - 1:10A hidrogén esetében mólonként 1312 kJ energia
-
1:10 - 1:15szükséges egy elektron eltávolításához.
-
1:15 - 1:19A lítium esetében 520 kJ energia árán
-
1:19 - 1:21távolíthatnánk el egy mól atomból 1-1 elektront.
-
1:21 - 1:24Láthatjuk, hogy lefelé haladva
ez az érték csökken. -
1:24 - 1:26A nátrium esetében 496.
-
1:26 - 1:28A káliumnál 419.
-
1:28 - 1:30A változás iránya egyértelmű.
-
1:30 - 1:34A periódusos rendszer egy oszlopában
lefelé haladva -
1:34 - 1:37az ionizációs energia határozottan csökken,
-
1:37 - 1:41azaz egyre könnyebben távolíthatunk el egy elektront.
-
1:41 - 1:44Lássuk, kitaláljuk-e ennek az okát.
-
1:44 - 1:47Ehhez részletesen megvizsgálunk két elemet,
-
1:47 - 1:49a hidrogént és a lítiumot..
-
1:49 - 1:52Nézzük ezeket az ábrákat.
-
1:52 - 1:55Ki fogjuk egészíteni őket
a hidrogén és a lítium mintájára. -
1:55 - 1:58Először lássuk a hidrogént.
-
1:58 - 2:00A hidrogén rendszáma 1.
-
2:00 - 2:03Az atommagjában 1 proton van.
-
2:03 - 2:04A mag egyszeresen pozitív töltésű.
-
2:04 - 2:06A semleges atomban egy elektron is van.
-
2:06 - 2:10Iderajzoljuk ezt az elektront is.
-
2:10 - 2:12Az elektronszerkezet jelölése 1s1.
-
2:12 - 2:15Az egyetlen elektron tehát egy s pályán van,
-
2:15 - 2:18az első energiaszinten.
-
2:18 - 2:19Erre a negatív töltésű elektronra tehát
-
2:19 - 2:22hat a pozitív töltésű mag vonzóereje,
-
2:22 - 2:25így az eltávolításához energiát kell befektetni.
-
2:25 - 2:28Ha tehát mólonként 1312 energiát közlünk vele,
-
2:28 - 2:30el tudjuk távolítani ezt az elektront.
-
2:30 - 2:34Csak az egyszeresen pozitív töltésű
atommag marad vissza, -
2:34 - 2:35amely körül nincs elektron.
-
2:35 - 2:37Ez már nem egy semleges atom,
-
2:37 - 2:38hanem egy ion.
-
2:38 - 2:45A jele H+, mivel ez egy pozitív töltésű
atommag, elektronok nélkül. -
2:45 - 2:48Erről szól az ionizációs energia.
-
2:48 - 2:50Lássuk a lítiumot.
-
2:50 - 2:52Ezt alulra rajzolom.
-
2:52 - 2:54A lítium rendszáma 3,
-
2:54 - 2:56tehát a magjában 3 proton van.
-
2:56 - 2:59A semleges atomban 3 elektron van.
-
2:59 - 3:03Az elektronszerkezete 1s2 2s1.
-
3:03 - 3:06Két elektron van az első energiaszinten,
-
3:06 - 3:08egy s pályán.
-
3:08 - 3:10Ezeket ide rajzolom.
-
3:10 - 3:12Ez a két elektron, amit most rajzoltam,
-
3:12 - 3:15jelképezi az első energiaszint két elektronját.
-
3:15 - 3:17A második energiaszinten van még egy elektron.
-
3:17 - 3:20Ezt is iderajzolom.
-
3:20 - 3:24Ha a lítiumatomból szeretnénk
eltávolítani egy elektront, -
3:24 - 3:28a legkülső távozna a legkönnyebben,
-
3:28 - 3:30a 2s alhéj elektronja.
-
3:30 - 3:34520 kJ/mol energia befektetésével
-
3:34 - 3:36el lehet távolítani ezt az elektront.
-
3:36 - 3:41Így megmarad a háromszorosan
pozitív töltésű atommag, -
3:41 - 3:46és megmaradnak az 1s alhéj elektronjai is.
-
3:46 - 3:48Ezeket iderajzolom.
-
3:48 - 3:51A külső elektront eltávolítottuk.
-
3:51 - 3:53Ami keletkezett, az egy lítium kation.
-
3:53 - 3:56Jelölése Li+, mivel
-
3:56 - 3:58három pozitív töltés van a magjában.
-
3:58 - 3:59és csak két elektronja.
-
3:59 - 4:02Háromból kettő az egy.
-
4:02 - 4:04A lítiumion elektronszerkezete
-
4:04 - 4:071s2, hiszen eltávolítottuk
-
4:07 - 4:10a külső elektront a 2s alhéjról.
-
4:10 - 4:13Így mutathatjuk be
-
4:13 - 4:15a hidrogén és a lítium ionizációját.
-
4:15 - 4:18Ezután megvizsgálunk néhány tényezőt,
-
4:18 - 4:20amelyek befolyásolják az ionizációs energiát.
-
4:20 - 4:23Először a magtöltésről beszélünk.
-
4:23 - 4:27Hadd írjam ezt ide.
-
4:27 - 4:33A magtöltés lényege, hogy
minél több pozitív töltés van a magban, -
4:33 - 4:37annál nagyobb vonzóerő hat az elektronra,
-
4:37 - 4:41vagyis annál nehezebb
ezt az elektront eltávolítani. -
4:41 - 4:45Általánosságban úgy vehetjük,
hogy a nagyobb magtöltés -
4:45 - 4:47nagyobb ionizációs energiát eredményez,
-
4:47 - 4:50hiszen nagyobb vonzóerőt jelent
-
4:50 - 4:51az elektronok számára.
-
4:51 - 4:53Tekintsük hát az előbbi két példát,
-
4:53 - 4:55és kezdjük a hidrogénnel.
-
4:55 - 4:57A hidrogén atommagjában
1 pozitív töltés van. -
4:57 - 5:01Ezt a külső elektront a mag felé vonzza
-
5:01 - 5:03a pozitív töltés.
-
5:03 - 5:06A lítium atommagjában 3 pozitív töltés van,
-
5:06 - 5:08azaz nagyobb a mag töltése.
-
5:08 - 5:11Ha csupán a mag töltését vennénk figyelembe,
-
5:11 - 5:12azt gondolhatnánk, hogy ezt az elektront
-
5:12 - 5:15még nagyobb erő vonzza befelé,
mint a hidrogénben, -
5:15 - 5:17hiszen a 3 több, mint az 1.
-
5:17 - 5:19A magtöltés önmagában
-
5:19 - 5:22ebben a két esetben azt sugallná,
-
5:22 - 5:27hogy a lítium külső elektronjára
nagyobb magvonzás hat. -
5:27 - 5:28c
-
5:28 - 5:30Így azt hihetnénk,
hogy ennek az elektronnak az eltávolítása -
5:30 - 5:31több energiát igényel.
-
5:31 - 5:34Pusztán a magtöltés alapján
-
5:34 - 5:38azt feltételezhetnénk,
hogy az ionizációs energia nő. -
5:38 - 5:40Ejtsünk most szót
az elektronok árnyékoló hatásáról. -
5:40 - 5:46Az árnyékoló hatást árnyékolásnak is nevezzük.
-
5:46 - 5:49Az árnyékoló hatás lényege az,
-
5:49 - 5:52hogy a belső héjakon lévő elektronok
-
5:52 - 5:55leárnyékolják a külső elektronokat
-
5:55 - 5:57az atommag pozitív töltése elől.
-
5:57 - 5:59Lássuk mindezt a lítium példáján.
-
5:59 - 6:03Ezek az elektronok itt a belső héjon
-
6:03 - 6:06taszítják a külső héj elektronjait.
-
6:06 - 6:07Ez a kék elektron tehát
-
6:07 - 6:09taszítja a zöld elektront,
-
6:09 - 6:13s ez a másik kék elektron úgyszintén.
-
6:13 - 6:18Így ezek leárnyékolják a zöld külső elektront
-
6:18 - 6:20a 3 pozitív töltés elöl,
-
6:20 - 6:23hiszen az elektronok taszítják a többi elektront.
-
6:23 - 6:26Az azonos töltések taszítják egymást.
-
6:26 - 6:30Ezt jelenti hát az elektronok árnyékoló hatása.
-
6:30 - 6:32Ha csak ezt a tényezőt vennénk figyelembe,
-
6:32 - 6:34a lítium esetében
-
6:34 - 6:36a belső héj két elektronja
-
6:36 - 6:39leárnyékolja a külső héjon lévő elektront.
-
6:39 - 6:42Ellentétes irányú erőt fejtenek ki rá.
-
6:42 - 6:44Ez azt jelenti,
-
6:44 - 6:48hogy könnyebbé válik a külső elektron eltávolítása
-
6:48 - 6:50a többi elektron taszítóereje miatt.
-
6:50 - 6:54Ha csak az elektronok
árnyékoló hatása érvényesülne, -
6:54 - 6:57könnyebb lenne eltávolítani
a lítium külső elektronját -
6:57 - 6:58az árnyékoló hatás miatt.
-
6:58 - 7:00Ezért kevesebb energiára lenne szükség,
-
7:00 - 7:03tehát az ionizációs energia csökkenne,
-
7:03 - 7:04ha csak ez a tényező érvényesülne
-
7:04 - 7:08Azonban magtöltés és az árnyékolás
mindig együtt hatnak. -
7:08 - 7:10Ennek kifejezésére
-
7:10 - 7:14az effektív magtöltés fogalmát alkalmazzuk.
-
7:14 - 7:16Tehát a folytatáshoz felírom
-
7:16 - 7:18az effektív magtöltés jelét (Z eff),
-
7:18 - 7:21amit úgy kapunk, meg, hogy a magtöltésből (Z)
-
7:21 - 7:25kivonjuk az árnyékoló elektronok hatását xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
-
7:25 - 7:28Így fejezhetjük ki,
-
7:28 - 7:31egy nagyon leegyszerűsített módon.
-
7:31 - 7:33Nézzük először a hidrogént,
-
7:33 - 7:37és számítsuk ki az elektronra ható
effektív magtöltést. -
7:37 - 7:40A magban van 1 pozitív töltés,
-
7:40 - 7:43ez a magtöltés (Z).
-
7:43 - 7:44Árnyékoló elektron nincsen.
-
7:44 - 7:471 mínusz 0, az természetesen 1.
-
7:47 - 7:49Erre a külső elektronra tehát
-
7:49 - 7:52+1 effektív magtöltés hat.
-
7:52 - 7:55A lítium atommagjában 3 proton van.
-
7:55 - 7:57Itt a Z értéke +3.
-
7:57 - 8:00Van 2 árnyékoló elektron,
-
8:00 - 8:01ez a 2 elektron a belső héjon.
-
8:01 - 8:04Ez +3 mínusz 2.
-
8:04 - 8:08Az effektív magtöltés tehát +1.
-
8:08 - 8:12Az így kifejezett
effektív magtöltés, -
8:12 - 8:16amely a hidrogénatom elektronjára hat,
-
8:16 - 8:20körülbelül ugyanakkor, mint
a lítiumatom elektronjára ható töltés, -
8:20 - 8:23hiszen mindkettő esetében ugyanúgy +1 az effektív magtöltés.
-
8:23 - 8:26A lítiumatomban fellépő árnyékoló hatás
-
8:26 - 8:29mintegy lerontja
-
8:29 - 8:31a magtöltés hatását.
-
8:31 - 8:34Ez a két hatás tehát kioltja egymást.
-
8:34 - 8:36Ez természetesen csak
nagyon leegyszerűsített módszer -
8:36 - 8:38az effektív magtöltés kiszámítására.
-
8:38 - 8:42A valóságban a lítium esetében,
a bonyolultabb módszerrel számolva -
8:42 - 8:451,3 körüli értéket kapunk.
-
8:45 - 8:47A lítium effektív magtöltését tehát
-
8:47 - 8:52+1 körüli értéknek mondhatjuk,
-
8:52 - 8:55noha a pontosabb értéke 1,3 körülinek adódna.
-
8:55 - 9:00Tehát úgy vehetjük, hogy a lítiumatomban
az elektronok árnyékoló hatása -
9:00 - 9:02lerontja a megnövekedett magtöltést.
-
9:02 - 9:04Végül lássuk az utolsó tényezőt,
-
9:04 - 9:06hogy megértsük ezt a trendet.
-
9:06 - 9:08Az utolsó tényező a távolság
-
9:08 - 9:11a külső elektron és az atommag között.
-
9:11 - 9:13Tekintsük át ezt is.
-
9:13 - 9:17A hidrogén esetében ez az elektron
egészen közel van az atommaghoz. -
9:17 - 9:20A közelséggel együtt
-
9:20 - 9:22a mag vonzása is erősebbé válik.
-
9:22 - 9:24Fizikából emlékezhetünk rá,
hogy Coulomb törvénye alapján -
9:24 - 9:25a vonzás távolságfüggő.
-
9:25 - 9:28Minél kisebb a távolság,
-
9:28 - 9:28annál nagyobb a vonzóerő.
-
9:28 - 9:31Erre az elektronra tehát
nagyon erős vonzóerő hat, -
9:31 - 9:33így nehéz eltávolítani.
-
9:33 - 9:36A lítium esetében a külső héj elektronja
-
9:36 - 9:38átlagosan távolabb van az atommagtól,
-
9:38 - 9:42ezért nem hat rá olyan erősen
-
9:42 - 9:44az atommag vonzása.
-
9:44 - 9:46Mivel a vonzóerő nem olyan nagy,
-
9:46 - 9:48ezt a külső elektront könnyebb eltávolítani.
-
9:48 - 9:51c
-
9:51 - 9:53Ebből természetesen az is következik,
hogy az ionizációs energia kisebb lesz. -
9:53 - 9:54c
-
9:54 - 9:55A távolság hatása tehát az,
-
9:55 - 9:58hogy könnyebb eltávolítani a külső elektront
-
9:58 - 10:02a lítiumatomból, mivel távolabb van az atommagtól.
-
10:02 - 10:04Ha együttesen tekintjük ezt a három tényezőt,
-
10:04 - 10:08a magtöltés és az elektronok árnyékoló hatása
-
10:08 - 10:09mintegy lerontják egymást.
-
10:09 - 10:12Ezért úgy tekinthetjük, hogy a távolság alapján
-
10:12 - 10:16magyarázható az ionizációs energia változása,
-
10:16 - 10:18amelyet a csoportokban tapasztalhatunk
- Title:
- Hogyan változik az ionizációs energia a csoportokban? | Atomszerkezet és tulajdonságok| Kémia| Khan Academy magyar
- Description:
-
- Video Language:
- English
- Team:
- Khan Academy
- Duration:
- 10:19
Show all