ما هي طاقة التأين؟
تُعرف طاقة التأين (بالإنجليزية: Ionization Energy) بأنها كمية الطاقة التي تحتاجها الذرة في الحالة الغازية، حتى تفقد إلكترونًا واحدًا من إلكتروناتها، وتتحول من ذرة متعادلة إلى كاتيون أو أيون موجب، وهي تعتبر مقياسًا لقوة ترابط الإلكترونات بالذرة، أو مدى قدرة الذرة على فقد الإلكترونات، وتجدر الإشارة إلى أن طاقة التأين للذرات المختلفة يُعبر عنها عادةً بوحدة الكيلو جول لكل مول (K.j/ mol)، والتي تعني مقدار الطاقة التي تحتاجها الذرات الموجودة في المول الواحد لتفقد كلٌ منها إلكترونًا واحدًا.[١][٢][٣]
ما هي طاقات التأين الأولى والثانية والثالثة؟
يُطلق على الطاقة اللازمة لنزع أول إلكترون من الذرة المتعادلة اسم طاقة التأين الأولى، أما الطاقة اللازمة لنزع الإلكترون الثاني من نفس الذرة والتي تكون شحنتها +1، فتعرف باسم طاقة التأين الثانية، وتعرف الطاقة اللازمة لنزع الإلكترون الثالث من الذرة نفسها والتي تكون حنتها +2، باسم طاقة التأين الثالثة، وهكذا، وتجدر الإشارة إلى أن طاقة التأين تزداد كلما تم نزع إلكترون آخر من الذرة، أي أن طاقة التأين الأولى تكون أقل من طاقة التأين الثانية، والثانية تكون أقل من الثالثة، وهكذا.[١][٣]
لماذا تكون طاقة التأين الأولى أقل من طاقة التأين الثانية والثالثة؟
تحتاج عملية نزع الإلكترون الأول من الذرة المتعادلة إلى طاقة تأين أقل من الطاقة اللازمة لنزع الإلكترون الثاني، والتي تكون أيضًا أقل من الطاقة اللازمة لنزع الإلكترون الثالث من الذرة، وهكذا، وذلك لأن الذرة بعد فقدها للإلكترون الأول تصبح شحنتها الكلية موجبة، مما يجعل الإلكترونات السالبة المتبقية لديها تنجذب نحوها بقوة أكبر، وكلما زاد عدد الإلكترونات المفقودة من الذرة، كلما كان هذا الأيون المُتكون ذو شحنة موجبة أكبر أو أكثر إيجابية، وعندها يُصبح من الصعب فصل الإلكترونات عن الذرة.[١][٢][٣]
كيف يؤثر نصف القطر الذري على طاقة التأين؟
بشكل عام، كلما كان الإلكترون أبعد عن النواة، كلما كان من الأسهل نزعه أو طرده من الذرة، لأن ترابطه مع الذرة يكون أقل من ترابط الإلكترونات الأخرى الأقرب إلى نواتها، وهذا يعني أنه كلما زاد نصف قطر الذرة، كلما قلت كمية الطاقة اللازمة لنزع الإلكترون من المدار الخارجي لها؛ لأنه سيزداد بُعدًا عن نواتها.[١]
على سبيل المثال، إذا حاولنا المقارنة بين ذرة عنصر الكالسيوم وذرة عنصر الكلور، نجد أن نصف قطر ذرة الكاليسيوم أكبر من نصف قطر ذرة الكلور، ولذلك تكون عملية نزع إلكترون من ذرة الكاليسيوم أسهل بكثير من عملية نزع إلكترون من ذرة الكلور، وتكون الطاقة اللازمة لنزع الإلكترون من ذرة الكاليسيوم أقل من الطاقة اللازمة لنزع الإلكترون من ذرة الكلور، ولهذا عادةً ما يميل الكاليسيوم إلى فقد الإلكترونات أثناء التفاعلات الكيميائية، بينما تميل ذرة الكلور إلى اكتساب الإلكترونات.[١]
عند الانتقال من يسار الجدول الدوري إلى يمينه يقل نصف القطر الذري، وتزداد طاقة التأين للعناصر المختلفة.
ما هي فائدة معرفة طاقة التأين؟
تساعد معرفة وفهم طاقة التأين للذرات المختلفة، على فهم سلوكها، وتحديد أنواع الروابط الكيميائية التي سوف تنشئها عند تفاعلها مع الذرات الأخرى أثناء التفاعلات الكيميائية المختلفة، هل هي روابط أيونية أم تساهمية، فمثلًا، تبلغ طاقة تأين معدن الصوديوم 496 كيلو جول / مول، أما طاقة تأين الكلور فهي 1251.1 كيلو جول / مول، وهذا يعني أن طاقة تأين الكلور أكبر بكثير من طاقة تأين الصوديوم، ولذلك، بسبب الفرق الكبير بين طاقات التأين لكلٍ منهما، فإنهما يرتبطان معًا برابطة أيونية، ويشكلان مركب كلوريد الصوديوم الأيوني.[١]
أما العناصر التي توجد بالقرب من بعضها البعض في الجدول الدوري، أو العناصر التي لا يوجد فرق كبير في طاقة التأين بينهما، فإنها تصنع روابط تساهمية أو روابط تساهمية قطبية عند تفاعلها مع بعضها، فمثلًا، يتواجد كل من الكربون والأكسجين قرب بعضهما البعض في الجدول الدوري، وبالتالي فإنهما يكونان روابط تساهمية عن تفاعلهما معًا، ويشكلان ثاني أكسيد الكربون.[١]
المراجع
- ^ أ ب ت ث ج ح خ "Ionization Energy", chem.libretexts, Retrieved 24/1/2023. Edited.
- ^ أ ب "ionization energy", britannica, Retrieved 24/1/2023. Edited.
- ^ أ ب ت "Ionization Energy and Electron Affinity", chemed.chem.purdue, Retrieved 24/1/2023. Edited.
