כימיה - 3 יחידות/אנרגיית יינון

מתוך ויקיספר, אוסף ספרי הלימוד והמדריכים החופשי.

[עריכה] רקע

כאמור, האטום בנוי מאלקטרונים הנמשיכים בקשר חשמלי אל הגרעין. ניתן לפרק את הקשר בין האלקטרונים לגרעין. על מנת לפרק קשר זה, יש צורך להשקיע אנרגיה.
האנרגיה אותה נרצה להשקיע על מנת להפריד את האלטרונים מהגרעין, תבוא עקב התנגשות של אטום אחר באטום, או, על ידי קרינה כלשהי.

[עריכה] הסבר

אנרגיית יינון היא האנרגיה הדרושה להוצאת אלקטרון. אנרגית הוצאת אלקטרון ראשון קרואה אנרגית יינון ראשונה, אנרגית הוצאת אלקטרון שני נקראת אנרגיית יינון שנייה וכו'. ככל שאנו מוצאים יותר אלקטרונים, כך, קשה יותר להוציא את הנותרים, עקב שתי סיבות (מסודרות מהחשוב ביותר) :

1. המרחק הקטן (ולכן הפרוטונים והאלקטרונים קשורים חזק יותר) - ככל שיש פחות רמות, כך יהיה קשה יותר להוציא אלקטרון.
2. גדילת הפרוטונים הקשורים לאלקטרונים, כלומר, אם מטען הגרעין (המספר האטום) קטן אז מספר הפרוטונים נמוך ולהיפך - ככל שמספר האטומי (מטען) גדול יותר, כך יהיה יותר קשה להוציא את האלקטרון. מכאן מסקים כי, אנרגית הינון של יון חיובי (נתן אלקטרון, יש יותר פרוטונים) גבוהה מאנרגיית היינון של אותו יסוד. לדוגמא: H⁺>H.

[עריכה] טבלה מחזורית

לרוב :

• ככל שאנו יורדים בטבלה המחזורית, כך, אנרגיית היינון יורדת.
• ככל שאנו ממשיכים ימינה היא עולה.

[עריכה] שאלות לדוגמא

למי מהאטומים הבאים יש אנרגית יינון ראשונה גדולה יותר? ולמי מהאטומים יש אנרגיית יינון שנייה גדולה יותר (כלומר לאחר הוצאת אלקטרון)? Na או Li?

[עריכה] הסבר לפיתרון - סעיף ב'

• סדרו את רמות היינון של שני האטומים על פי המערכה המחזורית (כולל רשימת המטען).
• ל-Li יש מטען 3 (מספרו בטבלה המחזורית) ושתי רמות (שורה בטבלה).
• ל- Na יש מטען 11 ושלוש רמות יינון.

לפי הנתונים אנו רואים כי המרחק שלהם שונה (רמות), ולכן, אין לנו סיבה לבדיקת המטען; אנחנו יכולים מיד להסיק את התשובה כי אנרגית היינון של האטום Li גדולה יותר מזו של Na.

פיתרון : (E₁(Na) < E₁(Li

[עריכה] הסבר לפיתרון - סעיף ב'

• מילאו רמות יינון של שני האטומים ורשימת המטען שלהם.
• ל- Li יש מטען 2 (מספרו בטבלה המחזורית) ושתי רמות (שורה בטבלה)
• ל- Na יש מטען 10 ושלוש רמות יינון.

שוב, כיוון שאנו כבר רואים שרמת היינון שונה אין לנו צורך לבדוק את המטען.

פיתרון : (E₁(Na) < E₁(Li

[עריכה] סידור האלקטרונים באטום לפי אנרגיית יינון

גרף מופשט ; שורות 1-3. על פי הגרף ניתן לראות : # אנרגית היינון גדלה ככל שעולים בשורה. # אנרגיית היינון יורדת במעבר אל השורה הבאה. כלומר, ביסודות H (מספר אטומי 1) ו-He (מספר אטומי 2) עולה הגרף, ואילו מ – He ל-Li , כאשר אנו יורדים במערכה המחזורית שורה, הגרף יורד גם הוא.

בדרך כלל כך מופיעים הגרפים בבגרות

אנרגיית ינון של בורון : # הקפיצה בין רמת אנרגיית ראשונה לרמה שנייה גדלה. כלומר, אם נקבל רשימה של אנרגיות יינון ראשונה, שנייה ועוד, אנו נוכל לדעת את הסדר האלקטרוני של היסוד (בדרך כלל אלו סוגי השאלות בבגרות). # כאשר נראה קפיצה גדולה (של אלף ומעלה) נדע כי עלינו רמה (= שורה) ולפי מספר אנרגיות היינון הנתונות עד לקפיצה יהיה מספר האלקטרונים בשורה האחרונה.

[עריכה] סידור אלקטרוני על פי גרף

כיתוב תמונה

כפי שניתן לראות בגרפים :

1. מספר המדרגות מתאר את מספר השורות של היסוד.
2. הגרף הולך מימין לשמאל, כאשר המדרגה הקרובה לנקודת המוצא, מתארת את השורה האחרונה ברמת אנרגיית היינון (ה"טור"). דרך קלה לזכור רת סדר הגרף היא בעזרת מדרגות, ככל שעולים כך יותר קשה, ולכן, האטום יהיה קרוב יותר לגרעין.
3. מספר העיגולים מבטא את מספר הרמה בכל אחת מהשורות.

[עריכה] דוגמא

מהו היסוד?

איזה יסוד מופיע בגרף?

1. מספר מדרגות (או מספר הקווים עליהם יש נקודות) הוא 3.
2. ממלאים את השורות ע"פ הנקודות עליהם יש.X 2, 8, 4
3. חישוב מסר האטומים לגילוי מספר אטומי. 2+8+4 = 14
4. בדיקה בטבלה המחזורית מהו יסוד 14. יסוד מספר ה-14 הוא Si

שאלות נוספות בסגנון זה שנשאלות בבגרות, הם שאלות העוסקות בתכונות של הטורים. כלומר, מתוך הגרף ניתן לגלות רק את הטור בו נמצא היסוד.