כימיה לבגרות/מבנה האטום: הבדלים בין גרסאות בדף
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
שורה 150:
|יישור=ימין}}
==
[[תמונה:Ionization energies.JPG|left|thumb|250px|גרף אנרגיית היינון הראשונה והשניה ביסודות הראשונים בטבלה המחזורית. ניתן לראות שכל פעם שעולים רמת אנרגיה, אנרגיית היינון יורדת]]
[[תמונה:Ionization energies Boron.JPG|left|thumb|250px|אנרגיות היינון של בורון : ניתן לראות שכל הוצאה של אלקטרון דורשת יותר אנרגיה מהוצאת האלקטרון הקודם וכל פעם שמתחילים להוציא מרמת אנרגיה נמוכה יותר צריך להשקיע אנרגיה רבה יותר בצורה משמעותית]]
הזכרנו את פעולת היינון, כלומר היכולת להוציא או להוסיף אלקטרון לאטום ולהפוך אותו מאטום ניטרלי ליון. נשאלת השאלה אם האלקטרון הוא חלק מהאטום איך בכלל אפשר להוציא אותו או להוסיף אלקטרון אחר?
===חוק קולון===
על פי הפיזיקה יש קשר בין הכח המופעל על מטענים (נזכיר שוב שמטענים הפוכים מושכים אחד את השני ומטענים בעלי סימן זהה דוחים זה את זה) לבין המרחק ביניהם. הנוסחה המבטאת את הקשר נקראת '''חוק קולון''' והיא:
<math>F \sim \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}</math><br />
*F הוא הכוח בין הגרעין לאלקטרון
* q<sub>1</sub> הוא המטען של הגרעין (התלוי בכמות הפרוטונים)
* q<sub>2</sub> הוא המטען של האלקטרון
* r הוא המרחק בין האלקטרון לגרעין
על פי הנוסחא קל לראות שככל שהאלקטרון יהיה יותר רחוק מהגרעין הכח בינו לגרעין יהיה חלש יותר.
===אנרגיית יינון===
כדי להוציא את האלקטרון מהאטום יש להרחיק את האלקטרון מהאטום עד שהכח החשמלי ביניהם יהיה חלש מכדי להחזיר את האלקטרון לאטום. כדי להרחיק את האלקטרון אנחנו צריכים להשקיע אנרגיה (על ידי [[w:עבודה|עבודה]]) באלקטרון.
אמרנו שהאלקטרון הראשון שיוצא האטום הוא האחרון שנכנס, כלומר האלקטרון באטום שנמצא הכי רחוק מהגרעין, וראינו מחוק קולון שיש בין האלקטרון הזה לגרעין את הכח החשמלי החלש ביותר. לכן כדי להוציא אותו נצטרך להשקיע כמות אנרגיה קטנה יחסית. לכמות האנרגיה הזו אנחנו קוראים '''אנרגיית יינון''' כלומר האנרגיה הקטנה ביותר שצריך כדי להוציא אלקטרון מאטום.
לאנרגיה הדרושה להוצאת אלקטרון אחד מאטום ניטרלי קוראים '''אנרגיית יינון ראשונה'''. לאנרגיה הדרושה להוצאת אלקטרון שני קוראים '''אנרגיית יינון שנייה'''. ככל שנוציא יותר אלקטרונים מהאטום נצטרך יותר אנרגיה כדי להוציא אלקטרון נוסף. וכאשר נוציא את כל האלקטרונים מרמת הערכיות ונרצה להוציא אלקטרונים מרמת האנרגיה הנמוכה יותר נצטרך להשקיע אנרגיה רבה יותר.
{{תרגיל
|מספר=1
|שאלה=למי יש אנרגיית יינון ראשונה גבוהה יותר ל<math>_{11}Na</math> או ל<math>_{3}Li</math>?
|פתרון=<math>_{3}Li</math> בעל אנרגיית יינון גבוהה יותר מכיוון שהאלקטרון שאנחנו מוציאים נמצא ברמת האנריה השנייה וב<math>_{11}Na</math> האלקטרון שמוציאים נמצא ברמת האנרגייה השלישית
|יישור=ימין}}
{{תרגיל
|מספר=2
|שאלה=למי יש אנרגיית יינון הראשונה גבוהה יותר ל <math>_{11}Na</math> או ל<math>_{12}Mg^{+}</math>?
|פתרון=אנרגיית היינון הראשונה של <math>_{12}Mg^{+}</math> גבוהה יותר. כפי שלמדנו בגלל שהגרעין של <math>_{12}Mg^{+}</math> גדול יותר הרדיוס האטומי שלו קטן יותר מאשר הרדיוס האטומי של <math>_{11}Na</math>. ומחוק קולון רואים שככל שהרדיוס האטומי קטן יותר הכח החשמלי גדול יותר וצריך יותר אנרגיה על מנת להוציא אלקטרון
|יישור=ימין}}
===ניתוח גרף אנרגיות יינון===
על פי מה שלמדנו בפרק תוכלו להסיק מגרף אנרגיות יינון פשוט את היסוד שעליו נבנה הגרף. מספר היינונים (כלומר האלקטרונים שהוצאו מהאטום) לפני מעבר לרמה נמוכה יותר יאמר לכם את כמות האלקטרונים ברמת הערכיות. ואם יתנו לכם אנרגיות היינון של כל האלקטרונים תוכלו לדעת את היסוד על פי ספירה של האלקטרונים.
אם לא נותנים את כל האלקטרונים אפשר להשוות את אנרגיית היינון הראשונה של היסוד המבוקש לאנרגיות יינון ראשונות של יסודות מרמות אנרגיה שונות ואם האנרגיות קרובות מדובר ביסוד עם אותה רמת ערכיות.
{{תרגיל
|מספר=3
|שאלה =[[תמונה:Ionization energies Si (Graph).JPG|rigth|250px]]<br>
איזה יסוד מופיע בגרף?
|פתרון=# מספר מדרגות (או מספר הקווים עליהם יש נקודות) הוא 3 - כלומר יש 3 רמות אנרגיה.
# ממלאים את השורות ע"פ הנקודות עליהם יש.X 2, 8, 4 - זוהי היערכות האלקטרונים באטום
# חישוב מספר האלקטרונים לגילוי מספר אטומי. 2+8+4 = 14
# בדיקה בטבלה המחזורית מהו יסוד בעל מספר אטומי 14. יסוד מספר ה-14 הוא צורן (סיליקון)
|יישור=ימין}}
== מושגים חדשים ==
| |||