Energi Ionisasi

Energi Ionisasi menjelaskan apa yang dimaksud dengan energi ionisasi pertama, dan kemudian mengamati kecenderungannya kecenderungannya pada tabel ta bel periodik ± dalam satu periode dan golongan. Anda dianggap telah memaha mi tentang orbital atom sederhana, dan dapat menuliskan struktur elektron untuk atom yang sederhana. Mendefinisikan energi ionisasi pertama Definisi

Energi ionisasi pertama merupakan energi ya ng diperlukan untuk melepaskan elektron terluar  (paling mudah lepas) dari satu mol atom dalam wujud gas untuk menghasilkan satu mol ion gas dengan muatan 1+. Hal ini lebih mudah dipahami dalam bentuk simbol.

Pada penggambaran di atas, energi ionisasi ionisasi pertama diartikan sebagai energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan perubahan per mol X. Yang perlu diperhatikan pada persamaan di atas

Simbol wujud zat ± (g) ± penting. Pada saat anda membahas me mbahas energi ionisasi, unsurnya harus dalam wujud gas. -1

Energi ionisasi dinyatakan dalam kJ mol (kilojoules per mole). Nilainya bervariasi dari 381 (yang sangat rendah) hingga 2370 (yang sangat tinggi). Semua unsur memiliki energi ionisasi pertama ± bahkan atom yang tidak membentuk ion -1  positif pada tabung reaksi. Helium (E.I pertama = 2370 kJ mol ) secara normal tidak  membentuk ion positif karena besarnya energi yang diperlukan untuk melepaskan melepaskan satu elektron. Pola energi ionisasi pertama pada tabel periodik  20 unsur pertama

Energi ionisasi pertama menunjukkan periodicity. Itu artinya bahwa energi ionisasi bervarisi dalam suatu pengulangan pengulangan jika anda bergerak sepanjang tabel periodik. Sebagai contoh, contoh, lihatlah pola dari Li ke Ne, dan kemudian bandingkan dengan pola yang sama dari Na ke Ar. Variasi pada energi ionisasi pertama ini dapat dijelaskan melalui struktur dari atom yang terlibat. Faktor

yang mempengaruhi energi ionisasi

Energi ionisasi merupakan ukuran energi yang diperlukan untuk menarik elektron tertentu dari tarikan inti. Energi ionisasi yang tinggi menunjukkan menunjukkan tarikan antara elektron elektr on dan inti yang kuat. Besarnya tarikan dipengaruhi oleh:  Muat   Muat an an i nti 

Makin banyak proton dalam inti, makin positif muatan inti, dan makin kuat tarikannya terhadap elektron. ak elek  k tron  J ar ak ele tron d ari i  ri  i nti 

Jarak dapat mengurangi tarikan inti dengan cepat. Elektron yang dekat dengan inti akan ditarik lebih kuat daripada yang lebih jauh. uml ah ah elek  ber ad a di ant  ant ar a elek  uar d  an i nti   J uml  elek tron tron  yang  yang ber  elek tron tron terl uar  d an

Perhatikan atom natrium, dengan struktur elektron 2, 8, 1 (tak ada alasan mengapa anda tak  dapat menggunakan notasi ini jika ini sangat membantu!) ika elektron terluar t erluar mengarah ke inti, tidak aka n terlihat oleh inti dengan dengan jelas. Antara elektron terluar dan inti ada dua la pis elektron pada tingkat pertama dan kedua. Pengaruh 11  proton pada inti natrium berkurang oleh adanya 10 elektron yang lebih dalam. Oleh kar ena itu elektron terluar ha nya merasakan tarikan bersih kira-kira kira-kira 1+ dari pusat. P engurangan engurangan  pen ya  yari ngan ngan (scree (s creen ni ng) ng) atau tarikan inti terhadap elektron elektr on yang lebih dalam disebut dengan dengan  pen  perli nd unga unga (shieldi  (shieldi ng) ng) .  Apakah  Apakah elek  elek tron tron berdiri  berdiri ssendiri d  diri  d al am am suat  suat u or bit al a l  at au au berp berpasangan asangan dengan dengan elek  elek tron tron l ai n

Dua elektron pada orbital yang sama mengalami sedikit t olakan satu sama lain. Hal ini mengurangi tarikan inti, sehingga el ektron yang berpasangan da pat dilepaskan dengan lebih mudah dari yang anda perkirakan. Menjelaskan pola pada sebagian unsur-unsur pertama

memiliki struktur elektron 1s1. Merupakan atom yang sangat kecil, dan elektron tunggalnya tunggalnya dekat dengan inti sehingga dapat tertarik dengan kuat. Tidak ada elektron yang menyaring tarikan dari inti s ehingga energi ionisasinya tinggi tinggi (1310 kJ mol -1).

idro g en  H idro

2

memiliki struktur 1s . Elektron dilepaskan dari orbital yang sama seperti pada contoh hidrogen. Elektronnya Elektronnya dekat dengan inti dan tida k tersaring. Energi ionisasinya (2370 kJ mol 1 ) lebih besar dari hidrogen, karena elektronnya ditarik oleh dua proton pada inti, bukan satu seperti pada hidrogen.

eli um um  H eli 

2

1

 Liti   Liti um um memiliki struktur 1s 2s . Elektron terluarnya berada pada pa da tingkat energi kedua, lebih  jauh dari inti. Anda mungkin mungkin berpendapat akan lebih dekat dengan adanya tambahan proton pr oton  pada inti, tetapi elektron tidak mengalami tarikan yang penuh dari inti ± tersaring oleh elektron 1s2.

Anda dapat membayangkan elektron seperti merasa kan tarikan bersih +1 dari pusat (3 proton dikurangi oleh dua elektron 1s2 electrons). Jika anda membandingkan litium dengan hidrogen (bukan dengan helium), elektron hidrogen  juga mengalami tarikan 1+ dari inti, tetapi pada litium jaraknya lebih ja uh. Energi ionisasi  pertama litium turun menjadi 519 kJ mol-1 sedangkan hidrogen 1310 kJ mol -1 . Pola pada periode 2 dan 3

Membahas 17 atom pada saat bersamaan akan memakan waktu. Kita dapat melakukannya dengan lebih terarah dengan menjelaskan kecenderungan utama pada dua periode ini, dan kemudian menjelaskan pengecualian yang ada. Secara umum pola pada kedua periode sama ± perbedaannya energi ionisasi periode ketiga lebih rendah daripada periode kedua. kedua.

 M enj el  askan k ecen ungan umum  pa an 3 el askan ecender ungan  pad a  periode 2 d an

Kecenderungan yang umum adalah energi ionisasi meningkat dala m satu periode dari kiri ke kanan. Pada semua unsur periode 2, elektron terluar berada pada orbital tingkat 2 ± 2s atau 2p. 2 Semuanya memiliki jarak yang sama dari inti, dan tersaring oleh elektron 1s . Perbedaan pentingnya adalah terjadi kenaikan jumlah proton pada inti dari litium sampai neon. Hal itu menyebabkan menyebabkan makin kuatnya tarikan inti terhadap elektron sehingga menaikkan energi ionisasi. Pada kenyataannya kenaikan muatan inti menyebabkan elektron terluar lebih dekat ke inti. Kenaika n energi ionisasi itu berada dalam satu periode. periode. Pada periode 3, kecenderungannya sama. Semua elektron yang dilepaskan berada pada tingkat ketiga dan tersaring oleh elektron 1s2 2s2 2p6 . Semuanya memiliki lingkungan yang sama, tetapi muatan intinya makin meningkat.  M enga pa  pa ter  jadi   jadi  penu  penur  r unan unan ant  ant ar a g olongan olongan 2 d an an 3 (Be (Be - B  B d an an Mg -Al  -Al  )?

Penjelasannya didasarkan pada pada struktur boron dan aluminium. Elektron terluar kedua atom ini lebih mudah dilepaskan dibandingkan dengan kecenderungan umum pada atom-atom  periode 2 dan 3 lainnya. Be

1s2 2s2

E. I. pertama = 900 kJ mol -1

B

1s2 2s22px1

E. I. pertama = 799 kJ mol -1

Anda mungkin mengharapkan energi ionisasi boron lebih besar dari berilium karena adanya tambahan proton. Pada kenyataannya elektron terluar boron berada pada orbital 2p bukan  pada 2s. Orbital 2p memiliki energi yang sedikit lebih tinggi daripada orbital 2s, 2s, dan elektronnya, rata-rata, berada lebih jauh dari inti. Hal ini memberikan dua pengaruh. y

y

Bertambahnya Bertambahnya jarak menghasilkan berkurangnya berkurangnya tarikan inti sehingga s ehingga mengurangi energi ionisasi 2 2 Orbital 2p tidak hanya disaring oleh elektron 1s tetapi, sedikit, juga oleh elektron 2s . Hal itu juga mengurangi tarikan dari dar i inti sehingga energi ionisasinya lebih rendah.

Penjelasan terhadap t urunnya urunnya energi ionisasi antar a magnesium dan aluminium sama, hanya saja terjadi pada tingkat ke-3 bukan tingkat ke-2. 2

2

6

2

2

2

6

2

Mg

1s 2s 2p 3s

Al

1s 2s 2p 3s 3px

1

E. I. pertama = 736 kJ mol

-1

E. I. pertama = 577 kJ mol

-1

Elektron 3p pada a luminium sedikit lebih jauh dari inti dibandingkan 3s, dan sebagian 2 tersaring oleh elektron 3s sebagai elektron yang lebih dalam. Kedua faktor ini mengurangi   pengaruh bertambahnya proton.  M enga pa  pa ter  jadi   jadi  penu  penur  r unan unan di ant  ant ar a g olongan olongan 5 d an an 6 (N -O (N -O d an an P -S  -S   )?

Sekali lagi, anda mungkin mengharapkan energi ionisasi unsur golongan 6 akan lebih tinggi daripada golongan 5 karena adanya ada nya tambahan proton. Apa yang terjadi?   N O

2 1s 2s22px1 2py1 2pz1

E. I. pertama = 1400 kJ mol -1

1s2 2s22px2 2py1 2pz1

E. I. Pertama = 1310 kJ mol -1 2

2

Penyaringannya sama (oleh 1s dan, sedikit, oleh elektron 2s ), dan elektron dilepaskan dari orbital yang sama. Perbedaannya adalah pada oksigen elektron dilepaskan dar i salah satu pasangan 2px2. Adanya tolakan antara dua elektron pada or bital yang sama menyebabkan menyebabkan elektron tersebut lebih mudah dilepaskan dibandingkan yang lain. Penurunan energi ionisasi pada sulfur dijelaskan dengan cara yang sama. ecenderungan K ecenderungan

turunnya energi ionisasi dalam satu golongan

Jika anda bergerak ke bawah dalam satu golongan golongan pada tabel period ik, energi ionisasi secara umum akan menurun. Anda telah melihat bukti untuk hal ini bahwa energi ionisasi pada  periode 3 lebih rendah dari periode 2. Sebagai contoh pada golongan 1:

Mengapa energi ionisasi natrium lebih rendah dar i litium? Pada atom natrium terdapat 11 proton, tetapi pada atom litium hanya 3. Jadi muatan inti natrium lebih besar. Anda mungkin memperkirakan energi ionisasi natrium lebih besar, tetapi

kenaikan muatan inti tidak dapat mengimbangi jarak elektron dari inti yang makin jauh dan lebih tersaring. Li   Na

2

1

2

2

1s 2s

6

1

1s 2s 2p 3s

E. I. pertama = 519 kJ mol

-1

E. I. pertama = 494 kJ mol

-1

2

Elektron terluar litium berada pada tingkat kedua, dan hanya memiliki elektron 1s 1s yang 1 menyaringnya. Elektron 2s mengalami tarikan dari 3 proton dan disaring oleh 2 elektron ±  tarikan bersih dari pusat adalah adala h +1. Elektron terluar natrium berada pada tingkat 3, dan terhalangi dari 11 proton pada inti oleh 10 1 elektron yang berada lebih dalam. Elektron 3s juga mengalami tarikan bersih 1+ dari pusat atom. Faktor yang tersisa hanyalah jarak tambahan a ntara elektron terluar dan inti pada natrium. Sehingga energi ionisasi natrium lebih rendah. Penjelasan yang sama berlaku jika anda bergerak ke bawah pada unsur lain pada golongan tersebut, atau, pada golongan yang la in. ecenderungan K ecenderungan

energi ionisasi pada golongan transisi

Selain seng pada bagian akhir, energi ionisasi semua unsur relatif sama. Semua unsur memiliki struktur elektron [Ar]3d n4s2 (or 4s1 pada kromium dan tembaga). Elektron yang terlepas selalu dari orbital 4s. Jika anda bergerak dari kiri ke kanan, dari satu atom ke atom lainnya dalam deretan golongan transisi, jumlah proton pada inti meningkat, elektron pada 3d juga bertambah. Elektron 3d mengalami beberapa pengaruh penyaringan, proton tambahan tambahan dan da n elektron 3d tambahan dapat menambah mena mbah atau mengurangi pengaruh tarikan dari pusat atom yang diamati. dia mati. Kenaikan pada s eng mudah untuk dijelaskan. Cu

[Ar]3d104s1

Zn

[Ar]3d 4s

10

2

E. I. pertama = 745 kJ mol -1 E. I. pertama = 908 kJ mol

-1

Pada contoh di atas, elektron yang dilepaskan berasal dari orbital yang sama, dengan  penyaringan yang sama, tetapi seng memiliki satu tambahan proton pada inti sehingga daya tariknya lebih besar. Pada seng terdapat tolakan antar pasangan elektron orbital 4s, tetapi  pada kasus ini tolakannya tidak cukup untuk mengimbangi pengaruh bertambahnya bertambahnya proton. Energi ionisasi dan reaktivitas

Pada energi ionisasi yang lebih rendah, perubahan ini lebih mudah terjadi:

Anda dapat menjelaskan kenaikan reaktivitas logam golongan 1(Li, Na, K, Rb, Cs) dari atas ke bawah dalam da lam satu golongan karena turunnya energi ionisasi. Bereaksi dengan apapun, logam-logam tersebut akan membentuk ion positif, dengan energi ionisasi yang lebih rendah, ion lebih mudah terbentuk. Bahaya dari pendekatan ini adalah pembentukan ion positif terjadi hanya satu tahap dalam  beberapa langkah proses. Sebagai contoh, anda tidak mungkin memulai dengan atom gas; tidak juga mengakhirinya dengan gas ion positif ± anda akan mengakhiri dengan ion dalam padata n atau larutan. Perubahan energi pada proses ini juga bervariasi dari satu unsur ke unsur lainnya. Secara ideal anda perlu mempertimbangkan semua hal dan tidak hanya mengambil sebagian saja.  Namun demikian, energi ionisasi unsur merupakan faktor utama yang berperan dalam energi aktivasi suatu reaksi. Ingat bahwa energi aktivasi merupakan energi minimum yang diperlukan sebelum reaksi berlangsung. Dengan energi aktivasi yang lebih rendah, r eaksi akan lebih cepat ± ta npa mengabaikan seluruh energi yang berubah pada reaksi tersebut. Penurunan energi ionisasi dari atas ke bawah dalam satu golongan akan menyebabkan menyebabkan energi aktivasi lebih rendah dan reaksi menjadi lebih lebih cepat.

Sumber : http://www.chem-is-try.org