energia jonizacji
Następna w kolejności ważnej dla określenia liczby i rodzaju wiązań chemicznych, które może tworzyć atom, jest energia jonizacji pierwiastka. Jest to minimalna energia potrzebna do usunięcia elektronu z atomu pierwiastka. Energia jest wymagana, ponieważ wszystkie elektrony atomu są przyciągane przez dodatni ładunek jądra i należy wykonać pracę, aby przeciągnąć elektron z atomu, aby wytworzyć kation. Tworzenie wiązania chemicznego wynika z transferu lub podziału elektronów, a więc energia potrzebna do usunięcia elektronu jest kluczowym kryterium w zdolności atomu do tworzenia wiązania.
Ogólnie rzecz biorąc, zmienność energii jonizacji w całym układzie okresowym odzwierciedla zmienność promieni atomowych, przy czym małe Atomy zwykle mają wysokie Energie jonizacji, a Duże Atomy zwykle mają małe. Tak więc pierwiastki o najniższych energiach jonizacji (a więc z których elektron jest najłatwiej usuwany) znajdują się w lewym dolnym rogu układu okresowego, w pobliżu cezu i francium, a pierwiastki o najwyższych energiach jonizacji znajdują się w prawym górnym rogu tabeli, w pobliżu fluoru i helu. Zmiana energii jonizacji koreluje ze zmianą promienia atomowego, ponieważ elektron walencyjny w nieporęcznym atomie jest średnio daleko od jądra, a zatem doświadcza tylko słabego przyciągania do niego. Z drugiej strony, elektron walencyjny w małym atomie znajduje się blisko macierzystego jądra i podlega silnej sile przyciągania.
w tym momencie można częściowo wyjaśnić względną obojętność gazów szlachetnych. Leżą one po prawej stronie w układzie okresowym, a członkowie rodziny, którzy są najbliżej helu (mianowicie neon i argon) mają Energie jonizacji, które są jednymi z najwyższych ze wszystkich pierwiastków. Tak więc ich elektrony nie są łatwo dostępne do tworzenia wiązań. Tylko niższe w grupie, w Kryptonie i ksenonie, Energie jonizacji stają się porównywalne z energiami innych pierwiastków, a pierwiastki te mogą być przekształcane w związki przez wystarczająco agresywne odczynniki (zwłaszcza przez fluor).
ważną cechą energii jonizacji jest to, że energia potrzebna do usunięcia drugiego elektronu z atomu jest zawsze wyższa niż energia potrzebna do usunięcia pierwszego elektronu. Po usunięciu elektronu jest mniej elektronów, które odpychają się nawzajem w kationie, więc należy wykonać więcej prac, aby przeciągnąć następny elektron z dala od jądra. To samo dotyczy trzeciego elektronu, który jest jeszcze mniej dostępny niż drugi elektron. Jednak ważnym punktem jest to, że jeśli elektron musi zostać usunięty z jądra atomu (jak ma to miejsce w przypadku drugiego elektronu usuniętego z sodu), energia jonizacji może być wyjątkowo wysoka i nieosiągalna w trakcie typowej reakcji chemicznej (co zostanie uzasadnione poniżej). Powodem wysokich energii jonizacji elektronów rdzeniowych jest w dużej mierze to, że elektrony te leżą znacznie bliżej jądra niż elektrony walencyjne, a zatem są one chwytane przez niego znacznie silniej.
jest to ogólna zasada, że dla pierwiastków po lewej stronie układu okresowego, które mają jeden, dwa lub trzy elektrony w swoich powłokach walencyjnych, wystarczająca energia jest osiągalna w reakcjach chemicznych do ich usunięcia, ale nie ma wystarczającej energii do usunięcia elektronów z wewnętrznych powłok. W związku z tym sód może tworzyć jony Na+, magnez może tworzyć jony Mg2+, a aluminium może tworzyć jony Al3+.
jeden z powodów znaczenia konfiguracji gazów szlachetnych w tworzeniu wiązań chemicznych staje się teraz widoczny. Gdy otrzymany zostanie gaz szlachetny o konfiguracji zamkniętej powłoki, gotowe usuwanie elektronów do utworzenia kationów ustaje (podobnie jak możliwość częściowego usuwania elektronów w celu współdzielenia wymaganego w tworzeniu wiązań kowalencyjnych, jak omówiono poniżej). Duża bariera energetyczna napotyka się, gdy wychodzi poza usunięcie elektronów walencyjnych atomu.
Energie jonizacji nie korelują dokładnie z promieniami atomowymi, ponieważ istnieją inne wpływy poza odległością elektronu od jądra, które określają energię potrzebną do usunięcia elektronu. Wpływy te obejmują szczegóły okupacji orbitali w powłoce walencyjnej. Po raz kolejny, pochodzenie dalszej możliwości konkurencji staje się oczywiste, w tym przypadku między efektami, które wynikają z samej wielkości i te, które są określone przez zapotrzebowanie energetyczne dla jonizacji.