فهرس
//
القيم والإتجاهات
بصفة عامة ، فإن طاقة التأين تقل خلال المجموعة بالجدول الدوري و تزيد من اليمين لليسار خلال الدورة . كما أن طاقة التأين تتناسب عكسيا بشدة مع نصف القطر الذري . كما أن هناك زيادة كبيرة في طاقة التأين بعد نفاذ أى مستوى فرعى للمدارات الذرية . وهذا لأنه بعد انتقال الإلكترونات من مدار معين ، فإن طاقة التأين تتضمن إزالة إلكترون من مدار أقرب للذرة . وتكون الإلكترونات الموجودة في مدارات قريبة لها قوى جذب كهرستاتيكية أكبر ، وعلى هذا تتطلب طاقة أكبر لتحريكها .
بعض قيم طاقة التأين للدورة الثالثة في الجدول التالي :
طاقة التأين كيلو جول لكل ظ…ظˆظ„ (ظˆطط¯ط©)العنصرالأولىالثانيةالثالثةالرابعةالخامسةالسادسةالس ابعةNa4964,560Mg7381,4507,730Al5771,8162,74411,600Si7861,5773,2284,35416,100P1,0601,8902,9054,9506,27021,200S9992,2603,3754,5656,9508,49011,000Cl1,2562,2953,8505,1606,5609,36011,000Ar1,5202,6653,9455,7707,2308,78012,000
التفسير الكهر ستاتيكي
يمكن توقع طاقات التأين بإستخدام تحليل بسيط عن طريق الجهد الكهرستاتيكي ونموذج بور للذرة كالتالي :
بإفتراض إلكترون له طاقة e- ، وأيون له شحنة ne ، حيث n هى عدد الألكترونات المفقودة من الأيون . وطبقا لنموذج بور ، حيث سيقوم الإلكترون بالإقتراب والإرتباط بالذرة ، فسوف يكون على بعد نصف قطر a . ويكون الجهد الكهرستاتيكي على مسافة a من نصف القطر الأيوني ، يرجع لنقطة محددة على بعد :
وحيث ان الإلكترون له شحنة سالبة ، ومسحوب ناحية الجهد الموجب . ( وقيمة هذا الجهد يسمى جهد التأين ) والطاقة اللازمة له ليقفز ويترك الذرة هى :
وهذا التحليل البسيط غير كامل ويترك المسافة a غير معروفة . ويمكن ان يكون أكثر دقة بتحديد هذه المسافة لكل إلكترون في العناصر الكيميائية ، وعلى هذا تتطابق العلاقة مع التجارب العملية .
التفسير طبقا لميكانيكا الكم
طبقا لنظرية ميكانيكا الكم ذات التعقيد الأكثر ، فإن مكان الإلكترون يتم وصفه كسحابه للأماكن المتوقع وجوده فيها ( بالتحديد مدار إلكتروني ) والتى تتراوح بالقرب والبعد من النواة . ويمكن حساب الطاقة بتكامل هذه السحابة ، ويكون أبسط شكل لأخر طاقة تأين كالتالي :
حيث H الهاملتونية (ميكانيكا كم) ، ψ هى المعادلة الموجية للحالة الأرضية ، حيث أن الدالة الذاتية لل H لأقل طاقة . ظˆط¨ط§ظ„ظˆطط¯ط§طھ ط§ظ„ط°ط±ظٹط© فإن H تقريبا تكون :
حيث ان Z هى الشحنة النووية . وبوجود الهماملتونية فإن الطاقة يمكن حسابها بسهولة ، وفى الواقع تكون مساوية للطاقة المعطاة في نموذج بور ، بالمسافة المحددة a = a 0 / Z حيث a 0 هى نصف قطر بور .
وبصفة عامة ، فإن حساب طاقة التأين ن تتطلب طرح طاقة النظام Z-n 1 من طاقة النظام Z-n . المعادلة الأولى بالأعلى تمتد لتتكامل مع تناسقات كل إلكترون ، والطاقة الثانية تتطلب كميتان إضافيتان لكل إلكترون ودفع الإلكترون وكمية لكل زوج من الإلكترونات . وحساب هذه الطاقات ليس سهل ، ولكنها موضوع جيد للدراسة ، ويتم بصفة منتظمة في ط§ظ„ظƒظٹظ…ظٹط§ط، ط§ظ„طط³ط§ط¨ظٹط© .
