Verschil tussen excitatie en ionisatiepotentieel

Belangrijkste verschil - Excitatie versus ionisatiepotentieel

Excitatie en ionisatiepotentieel zijn twee termen die in de chemie worden gebruikt om de relatie tussen elektronen en atoomkernen van chemische elementen te verklaren. Atomaire kernen zijn samengesteld uit protonen en neutronen. Daarom zijn ze positief geladen. Er zijn elektronen in beweging rond de kern langs bepaalde energieniveaus. Elektronen zijn negatief geladen. Excitatie is de beweging van een elektron van een lager energieniveau naar een hoger energieniveau door energie te absorberen. Het zorgt ervoor dat een atoom van een grondtoestand naar een aangeslagen toestand beweegt. Ionisatie-energie is de verwijdering van een elektron uit een neutraal gasvormig atoom. Dit maakt een kation; wanneer een elektron wordt verwijderd, heeft het atoom geen negatieve lading om de positieve lading van het atoom te neutraliseren. Het belangrijkste verschil tussen excitatie- en ionisatiepotentieel is dat excitatie verklaart de beweging van een elektron van een lager energieniveau naar een hoger energieniveau, terwijl ionisatiepotentieel de volledige verwijdering van een elektron uit een energieniveau verklaart.

Key Areas Covered

1. Wat is opwinding
     - Definitie, Toelichting, Elektromagnetisch spectrum
2. Wat is ionisatiepotentieel
     - Definitie, Eerste ionisatie-energie, Tweede ionisatie-energie
3. Wat is het verschil tussen excitatie en ionisatiepotentieel
     - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: Atoomkernen, Elektromagnetisch Spectrum, Elektron, Excitatie, Opgewekte Staat, Grondstaat, Ionisatie Energie, Ionisatiepotentieel

Wat is opwinding

In de chemie is excitatie de toevoeging van een afzonderlijke hoeveelheid energie aan een systeem zoals een atoomkern, een atoom of een molecuul. Excitatie veroorzaakt de verandering van de energie van het systeem van een geaarde energietoestand naar een geëxciteerde energietoestand.

De aangeslagen toestanden van systemen hebben discrete waarden in plaats van een verdeling van energieën. Dit komt omdat excitatie alleen optreedt wanneer een atoom (of een ander hierboven genoemd systeem) een bepaald deel van de energie absorbeert. Om bijvoorbeeld een elektron naar een aangeslagen toestand te laten bewegen, is de hoeveelheid energie die moet worden gegeven gelijk aan het energieverschil tussen de grondtoestand en de aangeslagen toestand. Als de gegeven energie niet gelijk is aan dit energieverschil, treedt er geen excitatie op.

Idem als voor elektronen, protonen en neutronen in atoomkernen kunnen worden geëxciteerd wanneer ze de vereiste hoeveelheid energie krijgen. Maar de energie die nodig is om de kern naar een geëxciteerde toestand te laten bewegen, is zeer hoog in vergelijking met die van elektronen.

Een systeem blijft niet lang in geëxciteerde toestand omdat een aangeslagen toestand met een hoge energie niet stabiel is. Daarom moet het systeem deze energie vrijgeven en terugkeren naar de grondtoestand. De energie komt vrij in de vorm van emissie van kwantumenergie, als fotonen. Het komt meestal voor in de vorm van zichtbaar licht of gammastraling. Deze terugkeer wordt verval genoemd. Verval is het omgekeerde van opwinding.

Elektromagnetisch spectrum

Figuur 1: Elektromagnetisch spectrum van waterstof

Wanneer een elektron energie heeft geabsorbeerd en in een opgewonden toestand komt, keert het terug naar zijn grondtoestand door dezelfde hoeveelheid energie uit te stoten. Deze uitgezonden energie leidt tot de vorming van een elektromagnetisch spectrum. Het elektromagnetische spectrum is een reeks lijnen. Elke regel geeft de energie weer die wordt uitgestraald bij terugkeer naar de grondtoestand.

Wat is ionisatiepotentieel

Ionisatiepotentieel of ionisatie-energie is de hoeveelheid energie die nodig is om het meest losjes gebonden elektron uit een neutraal, gasvormig atoom te verwijderen. Dit elektron is een valentie-elektron omdat het het elektron is dat het verst van de atoomkern vandaan ligt. De ionisatie van een neutraal atoom veroorzaakt de vorming van een kation.

De verwijdering van dit elektron is een endotherm proces, waarbij energie van buiten wordt geabsorbeerd. Daarom is het ionisatiepotentieel een positieve waarde. Over het algemeen geldt dat, als het elektron dichter bij de atoomkern ligt, het ionisatiepotentieel hoger is.

Voor elementen in het periodiek systeem zijn er ionisatiepotentialen gegeven als eerste ionisatie-energie, tweede ionisatie-energie, derde ionisatie-energie enzovoorts. Eerste ionisatie-energie is de hoeveelheid energie die nodig is om een ​​elektron uit een neutraal gasvormig atoom te verwijderen, waardoor een kation wordt gevormd. Tweede ionisatie-energie van dat atoom is de hoeveelheid energie die nodig is om een ​​elektron te verwijderen uit het kation gevormd na de eerste ionisatie.

Figuur 2: Eerste ionisatie-energievariaties in periodiek systeem

Over het algemeen neemt de ionisatie-energie af in de groep van het periodiek systeem. Dit komt door de toename in atomaire afmetingen. Wanneer de atoomomvang toeneemt, neemt de aantrekking tot het verste elektron uit de atoomkern af. Dan is het gemakkelijk om dat elektron te verwijderen. Daarom is minder energie nodig, wat resulteert in een verlaagd ionisatiepotentieel.

Maar wanneer we van links naar rechts langs een periodiek systeem gaan, is er een patroon van ionisatie-energie. De ionisatie-energieën variëren op basis van de elektronische configuratie van elementen. De ionisatie-energie van elementen van groep 2 is bijvoorbeeld ook hoger dan die van groep 1-elementen en groep 3-elementen.

Verschil tussen excitatie en ionisatiepotentieel

Definitie

opwinding: Excitatie is de toevoeging van een afzonderlijke hoeveelheid energie aan een systeem zoals een atoomkern, een atoom of een molecuul.

Ionisatiepotentieel: Ionisatiepotentieel is de hoeveelheid energie die nodig is om het meest losjes gebonden elektron uit een neutraal, gasvormig atoom te verwijderen.

Doel

opwinding: Excitatie verklaart de beweging van een elektron van een lager energieniveau naar een hoger energieniveau.

Ionisatiepotentieel: Ionisatiepotentieel verklaart de volledige verwijdering van een elektron uit een energieniveau.

Energie verandering

opwinding: Excitatie vereist energie van buitenaf, maar deze energie wordt snel vrijgegeven als fotonen.

Ionisatiepotentieel:  Ionisatiepotentieel is de hoeveelheid energie die door een atoom wordt geabsorbeerd en wordt niet opnieuw vrijgegeven.

Eindproductstabiliteit

opwinding:  Excitatie vormt een geëxciteerde toestand die onstabiel is en een korte levensduur heeft.

Ionisatiepotentieel: Ionisatiepotentieel vormt een kation dat meestal stabiel is na verwijdering van een elektron.

Conclusie

Excitatie- en ionisatiepotentieel in de chemie zijn twee termen die worden gebruikt om de relatie tussen energieveranderingen en atomisch gedrag van chemische elementen te verklaren. Het belangrijkste verschil tussen excitatie- en ionisatiepotentieel is dat excitatie de beweging van een elektron van een lager energieniveau naar een hoger energieniveau verklaart, terwijl ionisatiepotentieel de volledige verwijdering van een elektron uit een energieniveau verklaart.

 Referentie:

1. "Excitatie." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 17 augustus 2006, hier beschikbaar.
2. "Excited state." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 22 januari 2018, hier beschikbaar.
3. "Ionisatie-energieën." Ionisatie-energie, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Waterstofspectrum" door OrangeDog - Eigen werk door de uploader. Een logaritmische plot van λ voor, waarbij n 'varieert van 1 tot 6, n varieert van n' + 1 tot en R is de w: Rydberg-constante (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "First Ionization Energy" door Sponk (PNG-bestand) Glrx (SVG-bestand) Wylve (zh-Hans, zh-Hant) Palosirkka (fi) Michel Djerzinski (vi) TFerenczy (cz) Obsuser (sr-EC, sr-EL , hr, bs, sh) DePiep (elementen 104-108) Bob Saint Clar (fr) Shizhao (zh-Hans) Wiki LIC (es) Agung karjono (id) Szaszicska (hu) - Eigen werk gebaseerd op: Erste Ionisierungsenergie PSE color coded.png door Sponk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia