Энергия ионизации атома
Энергия ионизации атома — это минимальная энергия, которую нужно сообщить атому, чтобы удалить из него один электрон и превратить атом в положительно заряженный ион. Для разных элементов она различна и зависит от строения атома.
Электрон в атоме может находиться только на определённых энергетических уровнях. Чтобы удалить его совсем, электрону нужно передать энергию, достаточную для перехода из связанного состояния в свободное. После удаления электрона атом становится положительным ионом: его заряд увеличивается на \(+e\).
Формула
Если электрону сообщили энергию \(E\), то для ионизации необходимо выполнить условие:
Для атома водорода энергию ионизации из основного состояния можно найти по разности энергий свободного электрона и электрона на первом уровне. Поскольку энергия основного состояния равна \(-13{,}6\ \text{эВ}\), получаем \(E_i=13{,}6\ \text{эВ}\), или примерно \(2{,}18\cdot10^{-18}\ \text{Дж}\). Подробнее строение этого простейшего атома рассматривается на странице атома водорода.
Фотон имеет энергию \(15\ \text{эВ}\) и поглощается атомом водорода в основном состоянии. Так как \(15\ \text{эВ}>13{,}6\ \text{эВ}\), ионизация возможна. Избыток энергии \(15-13{,}6=1{,}4\ \text{эВ}\) перейдёт в кинетическую энергию вылетевшего электрона.
Энергия ионизации — не то же самое, что энергия возбуждения. При возбуждении электрон переходит на другой связанный энергетический деңгей и остаётся в атоме. При ионизации электрон покидает атом полностью.
Что произойдёт с атомом, если ему сообщить энергию меньше энергии ионизации?
Главное
- Энергия ионизации — минимальная энергия для удаления электрона из атома.
- Ионизация превращает нейтральный атом в положительный ион.
- Для атома водорода в основном состоянии \(E_i=13{,}6\ \text{эВ}\); условие ионизации: \(E\geq E_i\).