Cách tính năng lượng ion hóa thứ hai năm 2024
Trong vật lý và hóa học, năng lượng ion hóa (IE) là năng lượng tối thiểu cần thiết để loại bỏ electron có liên kết lỏng lẻo nhất của một gaseous atom, ion dương hoặc phân tử bị cô lập. Năng lượng ion hóa thứ nhất (first ionization energy) được biểu thị định lượng dưới dạng: X(g) + năng lượng ⟶ X+(g) + e−. Trong đó X là nguyên tử hoặc phân tử bất kỳ, X+ là resultant ion khi nguyên tử ban đầu bị loại bỏ một electron và e− là electron bị loại bỏ. Câu 1. Hãy giải thích dựa trên cấu hình electron, tại sao các halogen có tính chấttương tự nhau? Tại sao chúng không có những tính chất giống hệt nhau?* Tính chất của các halogen tương tự nhau vì cấu hình electron ngoài cùng (Theoutermost electronic configuration) là ns 2 np 5 . Sự khác nhau xuất phát từ sự khác nhauvề kích thước và mức độ chắn electron đối với các electron ngoài cùng. Câu 2. Giải thích tại sao đối với một nguyên tử năng lượng ion hóa thứ nhất (I 1 ) lạinhỏ hơn năng lượng ion hóa thứ hai (I 2 ).* Từ công thức f = Năng lượng ion hóa thứ nhất (I 1 ) của một nguyên tử không thể lớn hơn năng lượng ionhóa thứ hai (I 2 ), vì khi electron thứ nhất tách ra nó được tách từ tiểu phân với điện tích1+, f 1 \= còn khi electron thứ hai tách ra nó được tách ra khỏi tiểu phân có điện tích 2+. f 2 \= r 1 r 2 .Ta thấy điện tích dương càng lớn, và r 1 r 2 thì electron càng khó tách nghĩa là nănglượng phải tiêu tốn nhiều hơn. Câu 3. Năng lượng ion hoá I 1 của một số nguyên tố thuộc các chu kỳ nhỏ như sau: Nguyên tốEFGHIK LM ZZZ+1Z+2Z+3Z+4Z+5Z+6Z+7 I 1 (kJ/mol)1402131416802080495738518786 (ở đây E, F, ..., L, M là các ký hiệu biểu thị cho các nguyên tố)a) 8 nguyên tố trên có cùng chu kỳ không? b) Tại sao I 1 của nguyên tố K lớn hơn I 1 của các nguyên tố I và L? * Vì mỗi chu kỳ nhỏ có 8 nguyên tố, các nguyên tố trên là liên tiếp nhau nên nócó thể nằm trên cùng một chu kỳ hoặc trên hai chu kỳ liên tiếp. Nếu chúng nằm trên một chu kỳ thì nguyên tố cuối cùng phải có I 1 lớn nhất.Từ số liệu ở trên ta thấy rằng các nguyên tố này phải nằm trên hai chu kỳ vànguyên tố khí trơ là nguyên tố H và cấu hình electron lớp ngoài cùng của K là ns 2 . Đây là cấu hình bão hoà nên cần cung cấp năng lượng lớn để phá vỡ nó. Dođó I 1 của K lớn hơn của các nguyên tố I và L. Câu 4. Hãy viết cấu hình electron đầy đủ của nguyên tố thuộc chu kỳ 2 với các giá trịnăng lượng ion hóa kế tiếp (theo kJ/mol) như sau:I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 801242736592502232822 Giải thích.* Các giá trị năng lượng ion hóa kế tiếp cho thấy có bước nhảy lớn ( a big jump ) từ I 1 đến I 2 và từ I 3 đến I 4 . Điều này có nghĩa là việc tách electron thứ 2 và electron thứ 4ứng với việc phá vở cấu hình bền.Vì ta có I 5 nên nguyên tử có Z 5. Đối với các nguyên tử thuộc chu kỳ 2 ta cócác cấu hình sau:1s 2 2s 2 2p 1 2s 2 2p 2 2s 2 2p 3 2s 2 2p 4 2s 2 2p 5 2s 2 2p 6 Cấu hình có I 2 lớnXXCấu hình có I 4 lớnXVậy chỉ có nguyên tố với cấu hình 1s 2 2s 2 2p 1 là thỏa mãn. Đây chính là Bo. Câu 5. Một nhà hoá học có một mol nguyên tử X. Ông ta thấy rằng khi một nửa số cácnguyên tử X chuyển một electron cho nửa số còn lại thì cần một năng lượng là 409 kJ. Nếu sau đó tất cả các ion X thu được chuyển tiếp thành ion X + thì phải cung cấp mộtnăng lượng là 733 kJ. Xác định năng lượng ion hoá và ái lực electron của X. * Đặt x là năng lượng ion hoá và y là ái lực elcectron của một mol nguyên tử X. X X + +e + x (dấu + là tiêu tốn năng lượng)X +e X - y (dấu – là nhận năng lượng)Ta có: (1)Khi mol X mol X + ta có: |
