Διαφορά μεταξύ του δυναμικού διέγερσης και ιοντισμού

Κύρια διαφορά – Διέγερση έναντι Δυναμικού Ιοντισμού

Η διέγερση και το δυναμικό ιονισμού είναι δύο όροι που χρησιμοποιούνται στη χημεία για να εξηγήσουν τη σχέση μεταξύ ηλεκτρονίων και ατομικών πυρήνων χημικών στοιχείων. Οι ατομικοί πυρήνες αποτελούνται από πρωτόνια και νετρόνια. Ως εκ τούτου, είναι θετικά φορτισμένα. Υπάρχουν ηλεκτρόνια σε κίνηση γύρω από τον πυρήνα κατά μήκος ορισμένων ενεργειακών επιπέδων. Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα. Διέγερση είναι η κίνηση ενός ηλεκτρονίου από ένα χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο σε ένα υψηλότερο επίπεδο ενέργειας απορροφώντας ενέργεια. Κάνει ένα άτομο να μετακινείται από μια θεμελιώδη κατάσταση σε μια διεγερμένη κατάσταση. Η ενέργεια ιοντισμού είναι η απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα ουδέτερο αέριο άτομο. Αυτό δημιουργεί ένα κατιόν. όταν αφαιρείται ένα ηλεκτρόνιο, το άτομο δεν έχει αρνητικό φορτίο για να εξουδετερώσει το θετικό φορτίο του ατόμου. Η κύρια διαφορά μεταξύ διέγερσης και δυναμικού ιοντισμού είναι ότι η διέγερση εξηγεί την κίνηση ενός ηλεκτρονίου από ένα χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο σε ένα υψηλότερο επίπεδο ενέργειας, ενώ το δυναμικό ιοντισμού εξηγεί την πλήρη απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα ενεργειακό επίπεδο.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι Διέγερση
     – Ορισμός, Εξήγηση, Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα
2. Τι είναι το Δυναμικό Ιονισμού
     – Ορισμός, Ενέργεια Πρώτης Ιοντισμού, Ενέργεια Δεύτερης Ιοντισμού
3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του δυναμικού διέγερσης και ιοντισμού
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:Ατομικοί πυρήνες, ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, ηλεκτρόνιο, διέγερση, διεγερμένη κατάσταση, κατάσταση εδάφους, ενέργεια ιονισμού, δυναμικό ιονισμού

Τι είναι Διέγερση

Στη χημεία, διέγερση είναι η προσθήκη μιας διακριτής ποσότητας ενέργειας σε ένα σύστημα όπως ένας ατομικός πυρήνας, ένα άτομο ή ένα μόριο. Η διέγερση προκαλεί τη μεταβολή της ενέργειας του συστήματος από κατάσταση θεμελιώδους ενέργειας σε διεγερμένη ενεργειακή κατάσταση.

Οι διεγερμένες καταστάσεις των συστημάτων έχουν διακριτές τιμές και όχι κατανομή ενεργειών. Αυτό συμβαίνει επειδή η διέγερση συμβαίνει μόνο όταν ένα άτομο (ή οποιοδήποτε άλλο σύστημα που αναφέρεται παραπάνω) απορροφά ένα ορισμένο μέρος της ενέργειας. Για παράδειγμα, για να μετακινηθεί ένα ηλεκτρόνιο σε διεγερμένη κατάσταση, η ποσότητα ενέργειας που πρέπει να δοθεί είναι ίση με την ενεργειακή διαφορά μεταξύ της θεμελιώδους και της διεγερμένης κατάστασης. Εάν η δεδομένη ενέργεια δεν είναι ίση με αυτή τη διαφορά ενέργειας, η διέγερση δεν συμβαίνει.

Όπως και για τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια στους ατομικούς πυρήνες μπορούν να διεγερθούν όταν τους δοθεί η απαιτούμενη ποσότητα ενέργειας. Αλλά η ενέργεια που απαιτείται για να κάνει τον πυρήνα να κινηθεί σε διεγερμένη κατάσταση είναι πολύ υψηλή σε σύγκριση με αυτή των ηλεκτρονίων.

Ένα σύστημα δεν παραμένει σε διεγερμένη κατάσταση για μεγάλο χρονικό διάστημα αφού μια διεγερμένη κατάσταση που έχει υψηλή ενέργεια δεν είναι σταθερή. Επομένως, το σύστημα πρέπει να απελευθερώσει αυτή την ενέργεια και να επιστρέψει στη βασική κατάσταση. Η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή εκπομπής κβαντικής ενέργειας, ως φωτόνια. Εμφανίζεται συνήθως με τη μορφή ορατού φωτός ή ακτινοβολίας γάμμα. Αυτή η επιστροφή ονομάζεται αποσύνθεση. Η αποσύνθεση είναι το αντίστροφο της διέγερσης.

Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα

Εικόνα 1:Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα υδρογόνου

Όταν ένα ηλεκτρόνιο έχει απορροφήσει ενέργεια και έρχεται σε διεγερμένη κατάσταση, επιστρέφει στη βασική του κατάσταση εκπέμποντας την ίδια ποσότητα ενέργειας. Αυτή η εκπεμπόμενη ενέργεια οδηγεί στο σχηματισμό ενός ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα είναι μια σειρά από γραμμές. Κάθε γραμμή υποδεικνύει την ενέργεια που εκπέμπεται κατά την επιστροφή στη βασική κατάσταση.

Τι είναι το Δυναμικό Ιονισμού

Δυναμικό ιοντισμού ή ενέργεια ιοντισμού είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την αφαίρεση του πιο χαλαρά δεσμευμένου ηλεκτρονίου από ένα ουδέτερο, αέριο άτομο. Αυτό το ηλεκτρόνιο είναι ηλεκτρόνιο σθένους επειδή είναι το ηλεκτρόνιο που βρίσκεται πιο μακριά από τον ατομικό πυρήνα. Ο ιονισμός ενός ουδέτερου ατόμου προκαλεί το σχηματισμό ενός κατιόντος.

Η απομάκρυνση αυτού του ηλεκτρονίου είναι μια ενδόθερμη διαδικασία, κατά την οποία η ενέργεια απορροφάται από το εξωτερικό. Επομένως, το δυναμικό ιονισμού είναι μια θετική τιμή. Γενικά, όσο πιο κοντά το ηλεκτρόνιο στον ατομικό πυρήνα, τόσο μεγαλύτερο είναι το δυναμικό ιονισμού.

Για στοιχεία του περιοδικού πίνακα, υπάρχουν δυναμικά ιονισμού που δίνονται ως πρώτη ενέργεια ιοντισμού, δεύτερη ενέργεια ιοντισμού, τρίτη ενέργεια ιοντισμού και ούτω καθεξής. Η ενέργεια πρώτου ιονισμού είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα ουδέτερο αέριο άτομο, σχηματίζοντας ένα κατιόν. Η δεύτερη ενέργεια ιονισμού αυτού του ατόμου είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από το κατιόν που σχηματίστηκε μετά τον πρώτο ιονισμό.

Εικόνα 2:Πρώτες Μεταβολές Ενέργειας Ιονισμού στον Περιοδικό Πίνακα

Γενικά, η ενέργεια ιονισμού μειώνεται στην ομάδα του περιοδικού πίνακα. Αυτό οφείλεται στην αύξηση του ατομικού μεγέθους. Όταν το ατομικό μέγεθος αυξάνεται, η έλξη προς το πιο απομακρυσμένο ηλεκτρόνιο από τον ατομικό πυρήνα μειώνεται. Τότε είναι εύκολο να αφαιρέσετε αυτό το ηλεκτρόνιο. Ως εκ τούτου, απαιτείται λιγότερη ενέργεια, με αποτέλεσμα μειωμένο δυναμικό ιονισμού.

Όμως όταν πηγαίνετε από αριστερά προς τα δεξιά κατά μήκος μιας περιόδου του περιοδικού πίνακα, υπάρχει ένα μοτίβο ενέργειας ιονισμού. Οι ενέργειες ιονισμού ποικίλλουν ανάλογα με την ηλεκτρονική διαμόρφωση των στοιχείων. Για παράδειγμα, η ενέργεια ιονισμού των στοιχείων της ομάδας 2 είναι υψηλότερη από εκείνη των στοιχείων της ομάδας 1 και των στοιχείων της ομάδας 3 επίσης.

Διαφορά μεταξύ διέγερσης και δυναμικού ιονισμού

Ορισμός

Ενθάρρυνση: Διέγερση είναι η προσθήκη μιας διακριτής ποσότητας ενέργειας σε ένα σύστημα όπως ένας ατομικός πυρήνας, ένα άτομο ή ένα μόριο.

Δυνατότητα ιοντισμού: Δυναμικό ιονισμού είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την αφαίρεση του πιο χαλαρά δεσμευμένου ηλεκτρονίου από ένα ουδέτερο, αέριο άτομο.

Σκοπός

Ενθάρρυνση: Η διέγερση εξηγεί την κίνηση ενός ηλεκτρονίου από ένα χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο σε ένα υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο.

Δυνατότητα ιοντισμού: Το δυναμικό ιονισμού εξηγεί την πλήρη απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα ενεργειακό επίπεδο.

Ενεργειακή αλλαγή

Ενθάρρυνση: Η διέγερση απαιτεί ενέργεια από το εξωτερικό, αλλά αυτή η ενέργεια απελευθερώνεται σύντομα ως φωτόνια.

Δυνατότητα ιοντισμού: Δυναμικό ιονισμού είναι η ποσότητα ενέργειας που απορροφάται από ένα άτομο και δεν απελευθερώνεται ξανά.

Σταθερότητα τελικού προϊόντος

Ενθάρρυνση: Η διέγερση σχηματίζει μια διεγερμένη κατάσταση που είναι ασταθής και έχει μικρή διάρκεια ζωής.

Δυνατότητα ιοντισμού: Το δυναμικό ιοντισμού σχηματίζει ένα κατιόν το οποίο τις περισσότερες φορές είναι σταθερό μετά την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου.

Συμπέρασμα

Η διέγερση και το δυναμικό ιονισμού στη χημεία είναι δύο όροι που χρησιμοποιούνται για να εξηγήσουν τη σχέση μεταξύ των ενεργειακών αλλαγών και της ατομικής συμπεριφοράς των χημικών στοιχείων. Η κύρια διαφορά μεταξύ διέγερσης και δυναμικού ιοντισμού είναι ότι η διέγερση εξηγεί την κίνηση ενός ηλεκτρονίου από ένα χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο σε ένα υψηλότερο επίπεδο ενέργειας, ενώ το δυναμικό ιοντισμού εξηγεί την πλήρη απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα επίπεδο ενέργειας.

 Αναφορά:

1.  «Διεγέρσεις». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 17 Αυγούστου 2006, Διαθέσιμο εδώ.
2. «Ενθουσιασμένη κατάσταση». Wikipedia, Ίδρυμα Wikimedia, 22 Ιανουαρίου 2018, Διαθέσιμο εδώ.
3. «Ενέργειες Ιονισμού». Ενέργεια Ιονισμού, Διατίθεται εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «Φάσμα υδρογόνου» από την OrangeDog – Δική εργασία από τον χρήστη. Μια λογαριθμική γραφική παράσταση λ για , όπου το n' κυμαίνεται από 1 έως 6, το n κυμαίνεται από n' + 1 έως και το R είναι η σταθερά w:Rydberg (CC BY-SA 3.0) μέσω του Commons Wikimedia
2. “First Ionization Energy” By Sponk (αρχείο PNG)Glrx (αρχείο SVG)Wylve (zh-Hans, zh-Hant)Palosirkka (fi)Michel Djerzinski (vi)TFerenczy (cz)Obsuser (sr-EC, sr-EL, hr , bs, sh)DePiep (στοιχεία 104–108)Bob Saint Clar (fr)Shizhao (zh-Hans)Wiki LIC (es)Agung karjono (id)Szaszicska (hu) – Δική δουλειά βασισμένη σε:Erste Ionisierungsenergie PSE χρωματική κωδικοποίηση. png  από Sponk (CC BY 3.0) μέσω Commons Wikimedia