Periodická tabulka prvků
Přihlásit se
Periodická tabulka prvků (6/7) · 10:02

Trendy v periodické tabulce: Ionizační energie Co je to iont? Jak s pomocí periodické tabulky snadno odvodit, jak bude snadné či obtížné ionizovat atom?

Navazuje na Strukturu atomu.
Vysvětlíme si pojem, který už jste asi slyšeli. Povíme si něco o iontech. Řekneme si, co to je a následně se zaměříme na trendy periodické tabulky prvků a mluvit budeme o tom, jak těžké je udělat z něčeho ion. Přesněji řečeno, jak těžké je z něčeho udělat kladný ion. Takže, ion je zkrátka atom nebo molekula s nábojem. A náboj mít bude, pokud se počet protonů nerovná počtu elektronů. Neutrony jsou samozřejmě také základní složkou atomů, ale neutrony jsou neutrální. Náboj dostanete pouze z protonů a elektronů. Takže náboj budete mít, pokud se váš počet protonů... ...myšleno počet protonů v atomu či molekule, kdy molekuly jsou jen atomy spojené dohromady... ...pokud se počet protonů nerovná počtu elektronů. Můžete mít buď kladný náboj, když je tam více protonů než elektronů, protony jsou kladné, elektrony jsou záporné. Nebo můžete mít záporný náboj, pokud je počet elektronů větší než počet protonů. Například: Vodík má v neutrálním stavu jeden proton a jeden elektron, ale kdybyste ten jeden elektron odebrali, měl by vodík kladný náboj. Pokud bychom vzali jeho nejběžnější izotop, byl by z něj jen samostatný proton. Kladné ionty jako je tento, kde je více protonů než elektronů, nazýváme „kationty". Ještě jednou, kationty jsou jen jiným názvem pro kladné ionty. Stejně tak můžeme mít záporné ionty. Řekněme, že máme fluor, který naváže elektron. Bude mít záporný náboj. Přesněji bude mít náboj -1. Záporné ionty nazýváme „anionty". Pamatuji si to podle toho, že „a" často znamená opak či zápor, neboli negaci. Takže toto je záporný ion. Můžete o tom přemýšlet tak, že negujeme ion. Teď ale z jiného soudku. Zamysleme se nad tím, jak těžké by bylo ionizovat různé prvky v periodické tabulce nebo ještě přesněji, jak těžké by bylo z nich udělat kationty. Abychom si na tuto otázku mohli odpovědět, zavedeme si termín „ionizační energie". Ionizační energie Je to definované jako energie potřebná k odtržení elektronu. Takže by se jí klidně mohlo říkat „kationizační energie", protože jde o energii, kterou potřebujeme, abychom odštěpili elektron, a tak učinili celý atom kladným. Zamysleme se nad těmi trendy. Už něco málo víme o různých skupinách periodické tabulky. Tak například, když se zaměříme na první skupinu prvků... ...už jsme mluvili o vodíku, který je zvláštním případem ve skupině 1, ale pokud se díváme na všechny prvky pod vodíkem, díváme se na alkalické kovy. Už jsme si vysvětlovali, že jsou velmi ochotné ztratit elektron. Proč? Protože když ztratí jeden elektron, získají elektronovou konfiguraci vzácných plynů před sebou. Takže, když lithium ztratí jeden elektron, pak má stejnou elektronovou konfiguraci valenční vrstvy jako helium. Má dva valenční elektrony. Obvykle platí tzv. oktetové pravidlo, ale když jde o prvky jako jsou lithium a helium, tak ty si vystačí se dvěma, protože ty dva elektrony půjdou do první vrstvy a zaplní ji. Ale všechny ostatní: sodík, draslík... pokud jim vezmete elektron, pak budou mít stejný počet elektronů ve valenční vrstvě, jako mají vzácné plyny před nimi. Valenční vrstva sodíku a prvků pod ním bude mít perfektní počet elektronů, tj. 8. U lithia, pokud odejmete 1 elektron, dostane se k heliu a ve valenční vrstvě bude mít dva elektrony. Můžete tedy předpokládat, že ionizační energie, tj. energie potřebná k odštěpení elektronu z alkalických kovů, je velmi nízká. ...takže...napíši si to zde. Když říkám nízká, myslím tím nízkou ionizační energii. Co se stane, když se v periodické tabulce posuneme doprava? Nebo ještě lépe, pojďme na úplný konec periodické tabulky. Když půjdeme k vzácným plynům, tak vzácné plyny jsou, jak jsme si již řekli, velmi stabilní. Nechtějí, aby byla jejich elektronová konfigurace nabourána. Bylo by to velmi těžké. Však víte, neon má svých 8 elektronů ...oktetové pravidlo. Helium má dva, které zaplňují první vrstvu, a tak je velmi těžké odsud odebrat elektron, tudíž mají velmi vysokou ionizační energii. Nízká energie...je jednoduché odštěpit elektron, především ten první elektron, a pak tu máme vysokou ionizační energii. To H je špatně vidět. Tady je vysoká ionizační energie. A to je obecný trend napříč periodickou tabulkou. Jak jdete zleva doprava, ionizační energie se postupně zvyšuje. Jaké jsou trendy, když se pohybujete směrem nahoru a dolů v periodické tabulce? V rámci každé skupiny, když se třeba podíváme na alkalické kovy, pokud jsme tady dole a díváme se na cesium, elektron v...1, 2, 3, 4, 5, 6... ...v šesté vrstvě bude dál než 1 elektron, který má lithium ve své 2. vrstvě. Bude tedy mnohem dál, nebude tolik vázaný k jádru. Takže bude jednodušší odebrat elektron z valenční vrstvy cesia, než 1 elektron z valenční vrstvy lithia. Takže cesium má ještě nižší ionizační energii než lithium. A to samé bude platit u vzácných plynů. Xenon... ...jeho elektrony ve valenční vrstvě, přestože má osm valenčních elektronů, jsou dál od jádra, což znamená, že energie potřebná k jejich odtržení bude sice vysoká, ale bude o něco nižší než ionizační energie neonu nebo helia. Takže, zde je nízká. Ještě jednou, ionizační energie se zvyšuje, jak postupujeme zleva doprava, a také se zvyšuje, když jdeme zespodu nahoru. Nebo můžeme obě pravidla spojit a říci, že pokud jdete směrem z levého spodního rohu k pravému hornímu rohu, jdeme od nízké ionizační energie, kdy je velmi snadné odštěpit elektron z těchto prvků, k vysoké ionizační energii, kdy je velmi složité odštěpit elektron tady z těchto prvků. To můžete vidět v trendu skutečné změřené ionizační energie. Mám rád takovéto grafy, protože nám ukazují, jak vlastně vznikla periodická tabulka prvků. Když si lidé všimnou podobných periodických trendů, řeknou si: „Zdá se, že tu platí nějaký obecný vzor". V tomto konkrétním případě máme na této ose ionizační energii v elektronvoltech, což je skutečně jednotka energie. Můžete to převést na jouly, pokud chcete. Tady pak zvyšujeme atomové číslo, takže začínáme vodíkem, pak jdeme na helium, dál na lithium a... Ukážu vám, co se tu děje... Takže, jdete od vodíku k heliu. Helium je velmi stabilní, tudíž je velmi těžké z něj odštěpit elektron. Potom jdete k lithiu. Řekli jsme si, že lithium je alkalický kov. Když odštěpíte elektron, dostane se do stabilního stavu. K odštěpení elektronu potřebujeme jen nízkou energii. A jak jdeme zleva doprava v periodické tabulce, jak jdeme od alkalických kovů ke vzácným plynům, vidíme, že ionizační energie roste. Můžeme tu vidět poklesy, o kterých si asi myslíte: "Co tu dělají ty poklesy?", Vidíme všeobecný trend. Jak se pohybujeme od alkalických kovů ke vzácným plynům, od alkalických kovů ke vzácným plynům... Teď si asi říkáte: "Počkat... ...šli jsme odsud sem, což je stejná vzdálenost jako odsud sem... ale teď tu najednou máme delší vzdálenosti, o co tu jde?" Musíme si zapamatovat, že teď jsme narazili na d-prvky. Jakmile se dostaneme ke 4. periodě, začínáme přidávat všechny d-prvky. Ty máme tady přidané. Tady máme d-prvky. Tady jsou d-prvky. A tady máme navíc k d-prvkům ještě f-prvky. Takže, vidíte ten všeobecný trend. Alkalické kovy mají nízkou ionizační energii. Vzácné plyny mají vysokou ionizační energii. Ale jak se atomy zvětšují, ionizační energie se snižuje. A prvek jako radon, přestože je vzácným plynem, tak protože jsou jeho valenční elektrony daleko od jádra nebo spíše docela daleko od jádra, má ionizační energii ve skutečnosti... ...menší, než je ionizační energie vodíku. Každopádně doufám, že vás to zaujalo.
video