Энергия ионизации

Химические свойства элемента обусловливаются способностью атома терять и приобретать электроны. Эта способность может быть количественно оценена энергией ионизации атома и энергией сродства к электрону.

Энергия ионизации атома Е_u – это минимальная энергия, необходимая для отрыва от невозбужденного атома наиболее слабо связанного электрона внешнего слоя. Она обычно измеряется в кДжмоль и характеризует проявление металлических свойств у атомов тех или иных элементов.

Изменение величины Е_u с увеличением атомного номера элемента имеет явно выраженный периодический характер. В периодах слева направо энергия ионизации атомов возрастает, а в А группах – уменьшается сверху вниз.

У элементов одного и того же периода при переходе от щелочного металла к благородному газу заряд ядра возрастает, а радиус атома постепенно уменьшается. В связи с этим электроны внешнего слоя сильнее притягиваются ядром, что вызывает увеличение Е_u и ослабление металлических свойств (табл. 6).

Таблица 6. Энергия ионизации атомов элементов второго и третьего периодов

Второй период	элемент	Li	Be	B	C	N	O	F	Ne
	Еu (кДжмоль)	519	898	799	1085	1400	1311	1678	2077
Третий период	элемент	Na	Mg	Al	Si	P	S	Cl	Ar
	Еu (кДжмоль)	495	736	576	785	1009	998	1253	1517

Из данных таблицы 6 видно, что общая тенденция к возрастанию Е_u в пределах периода в некоторых случаях нарушается. Так Е_u для атомов Be и N выше, чем для атомов следующих за ними элементов B и O. Аналогичное явление наблюдается и в третьем периоде при переходе от Mg к Al и от P к S. При этом более резкое повышение значения Е_u наблюдается либо у атомов с полностью заполненным s подуровнем внешнего слоя (Be, Mg)

₄Be 1s²2s² ₁₂Mg 1s²2s²2p⁶3s²

либо у атомов с наполовину заполненным р-подуровнем внешнего слоя, когда каждая его орбиталь содержит один электрон (N и Р)

₇N 1s²2s²2p³ ₁₅P 1s²2s²2p⁶3s²3p³

Как отмечалось выше, такие электронные конфигурации атомов с полностью или наполовину заполненным подуровнем обладают повышенной энергетической устойчивостью.

У элементов больших периодов величина энергии ионизации тоже возрастает с увеличением их атомного номера, но изменение Е_u носит более плавный характер, так как в соответствии с особенностями электронных конфигураций у d- и f-элементов энергии ионизации близки.

Уменьшение энергии ионизации в А группах объясняется усиливающимся (по мере увеличения числа электронных слоев) экранированием заряда ядра, вследствие чего электроны внешнего слоя слабее притягиваются им.

У элементов В групп изменение энергии ионизации происходит аналогично изменению радиусов их атомов.