Az ionok képződésének megértése köti össze az atomszerkezetet a kémiai kötésekkel. Az érettségin jellemzően azt kérik, hogy indokoljuk meg egy elem ionképzési hajlamát az elektronszerkezet alapján.
Mit kell tudni erről a témakörről az emelt szintű érettségin?
- A kation pozitív töltésű ion, amely elektronleadással keletkezik — jellemzően fémekből.
- Az anion negatív töltésű ion, amely elektronfelvétellel keletkezik — jellemzően nemfémekből.
- Az ionizációs energia az az energia, amely egy elektron eltávolításához szükséges gázállapotú atomból. Mindig pozitív, azaz energiabefektetést igényel.
- Az elektronaffinitás az elektronfelvételt kísérő energiaváltozás.
- Az atomok jellemzően a legközelebbi nemesgáz elektronszerkezetének elérésére törekszenek (nemesgázszerkezet).
- A második ionizációs energia mindig nagyobb az elsőnél, mert a már pozitív ionból nehezebb újabb elektront eltávolítani.
Kidolgozott mintafeladat
Miért képez a magnézium Mg²⁺ iont, és miért nem Mg³⁺ vagy Mg⁺ iont?
Megoldás
- 1A magnézium rendszáma 12, elektronszerkezete: 1s² 2s² 2p⁶ 3s².
- 2A külső héjon két elektron van a 3s alhéjon; ezek leadása viszonylag kis energiát igényel.
- 3Két elektron leadása után a szerkezet 1s² 2s² 2p⁶ lesz, ami a neon nemesgázszerkezete — energetikailag nagyon stabil.
- 4Egy harmadik elektron eltávolításához már a betöltött 2p alhéjat kellene megbontani, ami rendkívül nagy energiát igényelne.
- 5Egyetlen elektron leadása (Mg⁺) nem vezetne stabil nemesgázszerkezethez.
A magnézium azért képez Mg²⁺ iont, mert két elektron leadásával éri el a stabil neonszerkezetet.
Tipikus hibák, amiket érdemes elkerülni
- Az ionizációs energia és az elektronaffinitás fogalmát felcserélik.
- Azt hiszik, az atom „akar” elektront leadni — pedig az ionizáció mindig energiabefektetést igényel; a folyamat összességében a keletkező rácsenergia vagy hidratációs energia miatt válik kedvezővé.
- Az ion méretét rosszul becslik: a kation mindig kisebb, az anion mindig nagyobb a semleges atomnál.
Nézd meg a teljes videóleckét ebből a témakörből
Czirók Ede kb. 40 perces videójában lépésről lépésre, több kidolgozott feladaton keresztül vezeti végig a témakört. Regisztráció után egy perces előnézetet ingyen megnézhetsz.
Gyakori kérdések
Miért kisebb a kation, mint a semleges atom?
Mert elektronleadáskor gyakran egy teljes külső héj szűnik meg, és a megmaradt elektronokra ugyanaz a magtöltés jut, így a mag erősebben vonzza őket. Anion képződésekor viszont nő az elektronok száma változatlan magtöltés mellett, ezért az elektronfelhő kitágul, és az anion nagyobb lesz az atomnál.
Miért nagyobb a második ionizációs energia az elsőnél?
Mert a második elektront már egy pozitív töltésű ionból kell eltávolítani, ahol a mag vonzása erősebben hat a megmaradt elektronokra. Különösen nagy az ugrás akkor, ha a következő elektron eltávolítása már stabil nemesgázszerkezetet bontana meg.