Energia jonizacji jest to taka ilość energii, jaką należy dostarczyć, aby oderwać elektron od atomu danego pierwiastka. Można to zapisać schematycznie w poniższy sposób:
- X + EJ → e + X+
Jeśli jonizacji ulega atom w stanie podstawowym, mówimy wówczas o pierwszej energii jonizacji. Wyróżniamy również dalsze energie jonizacji, a dotyczą one reakcji odrywania kolejnych elektronów od powstałego wcześniej kationu. Drugą energię jonizacji możemy zatem przedstawić w taki oto sposób:
- X+ + EJ → e + X2+
W tym miejscu nasuwa się bardzo prosty wniosek, iż dla każdego pierwiastka istnieje tyle energii jonizacji, ile to elektronów posiada on na swoich powłokach elektronowych. Łatwo również zauważyć, że każda następna energia jonizacji będzie większa od poprzedniej, ponieważ rośnie nam ładunek kationu i elektrony są silniej przyciągane przez jądro.
Warto jeszcze zastanowić się, jak pierwsza energia jonizacji zmienia się w obrębie grupy oraz okresu. Jeśli chodzi o pierwiastki należące do tej samej grupy, to tutaj sytuacja jest niezwykle prosta. Wraz ze wzrostem numeru okresu wzrasta liczba powłok elektronowych, elektrony walencyjne są dalej od jądra, więc tym samym łatwiej jest oderwać najsłabiej związany elektron od obojętnego atomu = niższa pierwsza energia jonizacji. Sprawa komplikuje się nieco dla pierwiastków należących do tego samego okresu. Przede wszystkim powinniśmy tutaj wziąć pod uwagę fakt, że wraz ze wzrostem numeru grupy rośnie liczba atomowa, rośnie ładunek jądra, a więc elektrony są mocniej przyciągane przez jądro = większa pierwsza energia jonizacji. Wyjątek stanowi przejście między grupami 2→13 oraz 15→16. Aby uzasadnić ten fakt wystarczy spojrzeć na konfiguracje elektronów walencyjnych w tych grupach. Odrywając elektron z atomu pierwiastka 13. grupy uzyskujemy względnie trwałą konfigurację, gdzie podpowłoka s wypełniona jest całkowicie, a podpowłoka p pozostaje pusta. Analogicznie dla grupy 16, po jonizacji otrzymujemy całkowicie wypełnioną podpowłokę s oraz połowicznie wypełnioną podpowłokę p (z taką niezwykłą trwałością całkowicie lub połowicznie wypełnionych podpowłok mieliśmy do czynienia w przypadku zjawiska promocji elektronowej dla miedzi, srebra i chromu).
Na koniec dorzucam wykres przedstawiający wartość pierwszej energii jonizacji w zależności od liczby atomowej pierwiastka. Zwróć szczególną uwagę na zazębienia widoczne przy przejściach między 2. i 13. oraz 15. i 16. grupą.
Hejwowska, Marcinkowski, Chemia 1. Wyd. Operon, Gdynia 2007