Zusammenhang zwischen den Ionisierungsenergien und dem schalenmodell?
Was ist der Zusammenhang zwischen den Ionisierungsenergien und dem Schalenmodell?
1 Antwort
Hallo hoppladubistda
Die Ionisierungsenergie IE ist die Energie, die notwendig ist, um ein Elektron aus einem Atom zu entfernen. Die geringste Energie wird dabei für die Valenzenelektronen benötigt, da sie sich am weitesten vom Atomkern entfernt befinden.
Dies ist auch der Grund, warum in einer Gruppe des Periodensystems die IE von oben nach unten abnimmt. Mit jedem weiteren Element wird eine neue Schale begonnen, die weiter von Kern entfernt ist. Zudem schirmen die darunterliegenden Schalen die Kernladung zusätzlich ab.
Einen ähnlichen Verlauf findet man auch innerhalb einer Periode. Hier nimmt die IE von links nach rechts zu. Zwar nimmt mit jedem weiteren Element die Kernladung zu und damit auch die Elektronenzahl. Die Kernladung kann aber nicht so gut durch das zusätzliche Elektron kompensiert werden, da das Elektron auf der gleichen Schale sitzt, wie die bisherigen Elektronen. Die Alkalimetalle lassen sich daher am leichtesten ionisieren, die Edelgase am schwersten.
Allerdings kann das einfache Schalenmodell, das von 2 Elektronen in der 1. Schale, 8 Elektronen in der 2. Schale, 18 Elektronen in der 3. Schale usw. ausgeht, nicht die Rücksprünge in den IE erklären. Die IE von B ist nämlich geringer als die von Be, die von O niedriger als die von N.
Hier muss man entsprechend dem Orbitalmodell Unterschalen berücksichtigen die auch unterschiedlichen Energien entsprechen.
So wird die L-Schale unterteilt in s-Schale mit Platz für 2 Elektronen und p-Schale mit Platz für 6 Elektronen.
In der Periode Li bis Ne wird zunächst die s-Schale mit einem Elektron (Li) und einem zweiten Elektron (Be) gefüllt. Diese Unterschale ist damit voll und stellt einen vergleichsweise stabilen und energetisch günstigen Zustand dar. Mit B kommt das erste Elektron in die p-Unterschale. Dieses Elektron zu entfernen, verlangt weniger Energie, als dem Be ein Elektron aus seiner stabilen s-Unterschale zu entreißen.
Ähnlich bei dem Paar N und O. Beim N ist die s-Unterschale gefüllt und die p-Unterschale mit 3 Elektronen zur Hälfte besetzt. Diese halbe Besetzung stellt ebenfalls einen energetisch günstigen Zustand dar. Wie vorhin braucht es weniger Energie das beim O hinzukommende Elektron zu entfernen, als dies beim N mit seiner halb gefüllten Schale der Fall ist.
LG