ionisaatioenergiasta

Ionisaatioenergia on energian määrä, joka vaaditaan poistamaan yksi elektroni neutraalista atomista tai molekyylistä kaasumaisessa tilassa ja siten muodostamaan positiivinen ioni. Yleinen yksikkö on kilojouleja per mole (kJ/mol), mutta energian voi ilmaista myös elektron voltteina per atomi (eV/atomi). Puhutaan erityisesti ensimmäisestä ionisaatioenergiasta, IE1, joka mittaa ensimmäisen elektronin irtoamisen vaativuutta; vastaavasti IE2 tarkoittaa toisen elektronin poistamista, IE3 kolmannen, ja niin edelleen.

Ionisaatioenergia kuvaa atomin kykyä pitää kiinni ulkokuoren elektronista. Mitä suurempi IE, sitä vaikeampi elektroni irtoaa. IE1 ja muut järjestysarvot voivat vaihdella suuresti sekä periodin (jakson) sisällä että ryhmissä.

Säännönmukaiset trendit: ionisaatioenergia kasvaa, kun siirrytään vasemmalta oikealle jakson sisällä, ja pienenee, kun siirrytään pystysuoraan ryhmässä alas. Tämä johtuu ydinvarauksen kasvusta sekä elektronien suojauksesta ja etäisyyksistä ytimestä. Poikkeuksia esiintyy elektronikonfiguraation vuoksi: esimerkiksi Be:n IE1 voi olla suurempi kuin B:n, ja N:n IE1 on suurempi kuin O:n, johtuen 2p-orbitaalien elektronien parittamisesta ja siihen liittyvistä elektronin poistamisen energettisistä vaikutuksista.

Mittaaminen tapahtuu usein fotokaappausmenetelmillä (photoelectron spectroscopy), jossa kaukaa poistetaan elektroneja ja mitataan niiden kineettinen energiaa. Ionisaatioenergiaan liittyy monia sovelluksia kemiallisissa reaktioissa, valossa ja astrofysiiikassa sekä se auttaa ymmärtämään hapetusnumeroita ja ionisoitumisvaiheita sekä reaktiokäyttäytymistä. Molekyyleillä ionisaatioenergiaa sovelletaan käsittelemään adiabatisia ja vaakasuoria ionisaatioperusteita sekä elektronin poistamisen monimutkaisempia energiatasoja.