அயனியாக்கும் ஆற்றல் போக்கு

அயனியாக்கும் ஆற்றல் போக்கு#

அயனியாக்கும் ஆற்றல் என்பது ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூறிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை நீக்க தேவையான ஆற்றலாகும். எலக்ட்ரான்கள் எவ்வளவு வலுவாக கருவுடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன என்பதற்கான அளவீடாகும். அயனியாக்கும் ஆற்றல் பொதுவாக ஆவர்த்தன அட்டவணையில் ஒரு கிடைவரிசையில் (period) இடமிருந்து வலமாக அதிகரிக்கிறது மற்றும் ஒரு தொகுதியில் (group) கீழ்நோக்கி குறைகிறது. இதற்கான காரணம், ஒரு கிடைவரிசையில் கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதால், கருவுக்கும் எலக்ட்ரான்களுக்கும் இடையேயான ஈர்ப்பு விசை அதிகரிக்கிறது. ஒரு தொகுதியில் கீழ்நோக்கி, எலக்ட்ரான் கூடுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதால், கருவுக்கும் வெளிப்புற எலக்ட்ரான்களுக்கும் இடையேயான தூரம் அதிகரிக்கிறது, இது ஈர்ப்பு விசையையும் அதன் விளைவாக அயனியாக்கும் ஆற்றலையும் குறைக்கிறது. இந்தப் போக்கிற்கு விதிவிலக்குகள், உறுதியான எலக்ட்ரான் அமைப்புகளைக் கொண்ட தனிமங்களுக்கு ஏற்படுகின்றன, உதாரணமாக உன்னீரிய வாயுக்கள், அவை முழுமையான எலக்ட்ரான் கூடுகளைக் கொண்டிருப்பதால் அதிக அயனியாக்கும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன.

அயனியாக்கும் ஆற்றல் என்றால் என்ன?#

அயனியாக்கும் ஆற்றல்

அயனியாக்கும் ஆற்றல் என்பது ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூறிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை நீக்க தேவையான ஆற்றலாகும். எலக்ட்ரான் அணு அல்லது மூலக்கூறுடன் எவ்வளவு வலுவாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளது என்பதற்கான அளவீடாகும். ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூற்றின் அயனியாக்கும் ஆற்றல் பொதுவாக எலக்ட்ரான் வோல்ட்டுகளில் (eV) வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.

ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூற்றில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும் போது, அதன் அயனியாக்கும் ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது. இதற்கான காரணம், ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூற்றில் அதிக எலக்ட்ரான்கள் இருந்தால், அவை கருவை நோக்கி அதிக வலுவாக ஈர்க்கப்படுகின்றன. ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூற்றின் அணு எண் அதிகரிக்கும் போதும், அதன் அயனியாக்கும் ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது. இதற்கான காரணம், ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூற்றின் கருவில் அதிக புரோட்டான்கள் இருந்தால், அவை எலக்ட்ரான்களை அதிக வலுவாக ஈர்க்கின்றன.

ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூற்றின் அயனியாக்கும் ஆற்றலை பல்வேறு முறைகளைப் பயன்படுத்தி சோதனை மூலம் தீர்மானிக்க முடியும். ஒரு பொதுவான முறை நிறை நிறமானியைப் பயன்படுத்துவதாகும். ஒரு நிறை நிறமானி அயனிகளின் நிறை-முதல்-மின்னூட்ட விகிதத்தை அளவிடுகிறது. ஒரு அயனியின் நிறை-முதல்-மின்னூட்ட விகிதத்தை அளவிடுவதன் மூலம், அந்த அயனியை உருவாக்கிய அணு அல்லது மூலக்கூற்றின் அயனியாக்கும் ஆற்றலை தீர்மானிக்க முடியும்.

ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூற்றின் அயனியாக்கும் ஆற்றலை குவாண்டம் இயக்கவியலைப் பயன்படுத்தி கோட்பாட்டளவிலும் கணக்கிட முடியும். குவாண்டம் இயக்கவியல் என்பது அணு மற்றும் துணை அணு மட்டத்தில் பொருளின் நடத்தையைக் கையாளும் இயற்பியலின் ஒரு கிளையாகும். அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளில் எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் மட்டங்களைக் கணக்கிட குவாண்டம் இயக்கவியலைப் பயன்படுத்தலாம். ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூற்றின் அயனியாக்கும் ஆற்றல் என்பது அடிப்படை நிலை ஆற்றல் மட்டத்திற்கும் முதல் உற்சாகமடைந்த நிலை ஆற்றல் மட்டத்திற்கும் இடையேயான ஆற்றல் வேறுபாடாகும்.

ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூற்றின் அயனியாக்கும் ஆற்றல் ஒரு முக்கியமான பண்பாகும், ஏனெனில் இது அந்த அணு அல்லது மூலக்கூற்றின் வேதியியல் நடத்தையை கணிக்க பயன்படுத்தப்படலாம். உதாரணமாக, குறைந்த அயனியாக்கும் ஆற்றலைக் கொண்ட அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகள், அதிக அயனியாக்கும் ஆற்றலைக் கொண்ட அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளை விட மற்ற அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளுடன் வினைபுரிய வாய்ப்பு அதிகம்.

அயனியாக்கும் ஆற்றலுக்கான சில உதாரணங்கள் இங்கே:

• ஹைட்ரஜன்: 13.6 eV
• ஹீலியம்: 24.6 eV
• லித்தியம்: 5.39 eV
• பெரிலியம்: 9.32 eV
• போரான்: 8.30 eV
• கார்பன்: 11.26 eV
• நைட்ரஜன்: 14.53 eV
• ஆக்ஸிஜன்: 13.62 eV
• புளோரின்: 17.42 eV
• நியான்: 21.56 eV

நீங்கள் பார்க்கிறபடி, ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூற்றில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும் போது, அதன் அயனியாக்கும் ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது. இதற்கான காரணம், ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூற்றில் அதிக எலக்ட்ரான்கள் இருந்தால், அவை கருவை நோக்கி அதிக வலுவாக ஈர்க்கப்படுகின்றன.

அயனியாக்கும் ஆற்றலை பாதிக்கும் காரணிகள்#

அயனியாக்கும் ஆற்றல் என்பது ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூறிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை நீக்க தேவையான ஆற்றலாகும். இது தனிமங்களின் ஒரு அடிப்படைப் பண்பாகும் மற்றும் பல காரணிகளால் பாதிக்கப்படுகிறது. அயனியாக்கும் ஆற்றலில் தாக்கம் செலுத்தும் சில முக்கிய காரணிகள் இங்கே:

1. அணுக்கரு மின்னூட்டம் (Z):

• கருவில் அதிக புரோட்டான்கள் இருந்தால், கருவுக்கும் எலக்ட்ரான்களுக்கும் இடையேயான ஈர்ப்பு விசை வலுவாக இருக்கும்.
• அணுக்கரு மின்னூட்டம் அதிகரிக்கும் போது, அயனியாக்கும் ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது.
• உதாரணமாக, ஹீலியத்தின் (Z = 2) அயனியாக்கும் ஆற்றல் ஹைட்ரஜனை (Z = 1) விட அதிகமாகும்.

2. எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை (n):

• ஒரு அணுவில் அதிக எலக்ட்ரான்கள் இருந்தால், உள் எலக்ட்ரான்கள் கருவிலிருந்து அதிகமாக தடுப்பு (shielding) செய்யப்படுகின்றன.
• இந்த தடுப்பு விளைவு, வெளிப்புற எலக்ட்ரான்கள் உணரும் பயனுள்ள அணுக்கரு மின்னூட்டத்தை குறைக்கிறது.
• எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும் போது, அயனியாக்கும் ஆற்றல் பொதுவாக குறைகிறது.
• உதாரணமாக, ஆக்ஸிஜனின் (Z = 8, n = 8) அயனியாக்கும் ஆற்றல் நைட்ரஜனை (Z = 7, n = 7) விட குறைவாகும்.

3. அணுவின் அளவு:

• பெரிய அணுக்களில், கருவுக்கும் வெளிப்புற எலக்ட்ரான்களுக்கும் இடையே அதிக தூரம் இருக்கும்.
• எலக்ட்ரான்கள் கருவிலிருந்து எவ்வளவு தொலைவில் இருக்கின்றனவோ, அவ்வளவு பலவீனமான ஈர்ப்பு விசை மற்றும் குறைந்த அயனியாக்கும் ஆற்றல் இருக்கும்.
• உதாரணமாக, சீசியத்தின் (Z = 55) அயனியாக்கும் ஆற்றல் சோடியத்தை (Z = 11) விட குறைவாகும்.

4. எலக்ட்ரான் அமைப்பு:

• ஆர்பிட்டால்களில் எலக்ட்ரான்களின் அமைப்பும் அயனியாக்கும் ஆற்றலில் தாக்கம் செலுத்துகிறது.
• கருவுக்கு அருகில் உள்ள ஆர்பிட்டால்களில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் மிகவும் வலுவாக பிணைக்கப்பட்டு, நீக்க அதிக ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது.
• அதிக ஆற்றல் மட்டங்களில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் தளர்வாக பிணைக்கப்பட்டு, நீக்க குறைந்த ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது.
• உதாரணமாக, குரோமியத்தின் (Z = 24) அயனியாக்கும் ஆற்றல் வனேடியத்தை (Z = 23) விட அதிகமாகும், ஏனெனில் குரோமியத்தில் பாதி நிரப்பப்பட்ட 3d ஆர்பிட்டால் உள்ளது.

5. இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்:

• ஒரு அணுவின் அயனியாக்கும் ஆற்றல் இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது.
• முழுமையான இணைதிறன் கூட்டைக் கொண்ட தனிமங்களுக்கு (உன்னீரிய வாயுக்கள்) அதிக அயனியாக்கும் ஆற்றல் உள்ளது, ஏனெனில் ஒரு உறுதியான அமைப்பிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை நீக்க கணிசமான அளவு ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது.
• ஒன்று அல்லது இரண்டு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட தனிமங்களுக்கு (கார உலோகங்கள் மற்றும் கார மண் உலோகங்கள்) குறைந்த அயனியாக்கும் ஆற்றல் உள்ளது, ஏனெனில் இந்த எலக்ட்ரான்கள் தளர்வாக பிடிக்கப்பட்டுள்ளன.

6. எலக்ட்ரான்-எலக்ட்ரான் விலக்கு விசைகள்:

• பல எலக்ட்ரான் அணுக்களில், எலக்ட்ரான்களுக்கு இடையேயான விலக்கு விசை அயனியாக்கும் ஆற்றலில் தாக்கம் செலுத்தலாம்.
• எலக்ட்ரான்கள் ஒன்றுக்கொன்று அருகில் இருக்கும்போது, அவற்றின் பரஸ்பர விலக்கு விசை அமைப்பின் ஆற்றலை அதிகரிக்கிறது.
• இந்த விலக்கு ஒரு எலக்ட்ரானை நீக்குவதை எளிதாக்கலாம், இதன் விளைவாக குறைந்த அயனியாக்கும் ஆற்றல் ஏற்படுகிறது.
• உதாரணமாக, அலுமினியத்தின் (Z = 13) அயனியாக்கும் ஆற்றல் மெக்னீசியத்தை (Z = 12) விட குறைவாகும், ஏனெனில் அலுமினியத்தில் எலக்ட்ரான்-எலக்ட்ரான் விலக்கு அதிகரித்துள்ளது.

அயனியாக்கும் ஆற்றலில் தாக்கம் செலுத்தும் காரணிகளைப் புரிந்துகொள்வது வேதியியல், இயற்பியல் மற்றும் பொருள் அறிவியல் உள்ளிட்ட அறிவியலின் பல்வேறு துறைகளில் முக்கியமானது. இது ஆவர்த்தனப் போக்குகள், வேதியியல் பிணைப்பு மற்றும் வெவ்வேறு சூழல்களில் அணுக்களின் நடத்தையை விளக்க உதவுகிறது.

ஆவர்த்தன அட்டவணையில் அயனியாக்கும் ஆற்றல் போக்கு#

அயனியாக்கும் ஆற்றல் என்பது ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூறிலிருந்து மிகவும் தளர்வாக பிணைக்கப்பட்ட எலக்ட்ரானை நீக்க தேவையான ஆற்றலாகும். இது ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூறு தனது எலக்ட்ரான்களை பிடித்து வைத்திருக்கும் திறனின் அளவீடாகும்.

ஆவர்த்தன அட்டவணையில் ஒரு கிடைவரிசையில் (period) இடமிருந்து வலமாக செல்லும்போது, தனிமங்களின் அயனியாக்கும் ஆற்றல் பொதுவாக அதிகரிக்கிறது. இதற்கான காரணம், ஒரு கிடைவரிசையில் கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதால், கருவுக்கும் எலக்ட்ரான்களுக்கும் இடையேயான நிலைமின்னியல் ஈர்ப்பு விசை அதிகரிக்கிறது. இதன் விளைவாக, ஆவர்த்தன அட்டவணையின் வலது பக்கத்தில் உள்ள அணுவிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை நீக்குவது இடது பக்கத்தில் உள்ள அணுவை விட கடினமாகிறது.

உதாரணமாக, சோடியத்தின் (Na) அயனியாக்கும் ஆற்றல் 496 kJ/mol ஆகும், அதே நேரத்தில் புளோரினின் (F) அயனியாக்கும் ஆற்றல் 1680 kJ/mol ஆகும். இதன் பொருள், புளோரினை விட சோடியத்திலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை நீக்குவது மிகவும் எளிதானது.

ஆவர்த்தன அட்டவணையில் ஒரு தொகுதியில் (group) கீழ்நோக்கி செல்லும்போது, தனிமங்களின் அயனியாக்கும் ஆற்றல் பொதுவாக குறைகிறது. இதற்கான காரணம், ஒரு தொகுதியில் கீழ்நோக்கி எலக்ட்ரான் கூடுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதால், கருவுக்கும் வெளிப்புற எலக்ட்ரான்களுக்கும் இடையேயான தூரம் அதிகரிக்கிறது. இதன் விளைவாக, ஆவர்த்தன அட்டவணையின் மேலே உள்ள அணுவை விட கீழே உள்ள அணுவிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை நீக்குவது எளிதானது.

உதாரணமாக, லித்தியத்தின் (Li) அயனியாக்கும் ஆற்றல் 520 kJ/mol ஆகும், அதே நேரத்தில் பிரான்சியத்தின் (Fr) அயனியாக்கும் ஆற்றல் 380 kJ/mol ஆகும். இதன் பொருள், லித்தியத்தை விட பிரான்சியத்திலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை நீக்குவது மிகவும் எளிதானது.

அயனியாக்கும் ஆற்றலின் பொதுவான போக்குகளுக்கு சில விதிவிலக்குகள் உள்ளன. உதாரணமாக, பெரிலியத்தின் (Be) அயனியாக்கும் ஆற்றல் போரானை (B) விட அதிகமாகும், பெரிலியத்தின் அணு எண் குறைவாக இருந்தாலும் கூட. இதற்கான காரணம், பெரிலியம் நிரப்பப்பட்ட 1s ஆர்பிட்டாலைக் கொண்டுள்ளது, இது போரானில் உள்ள 2s ஆர்பிட்டாலை விட அதிக நிலைத்தன்மை கொண்டது.

ஒரு தனிமத்தின் அயனியாக்கும் ஆற்றலை அதன் வேதியியல் பண்புகளை கணிக்க பயன்படுத்தலாம். குறைந்த அயனியாக்கும் ஆற்றலைக் கொண்ட தனிமங்கள் வினைபுரியும் தன்மை அதிகம் கொண்டவையாகவும் அயனிச் சேர்மங்களை உருவாக்கக்கூடியவையாகவும் இருக்கும், அதே நேரத்தில் அதிக அயனியாக்கும் ஆற்றலைக் கொண்ட தனிமங்கள் வினைபுரியாத தன்மை கொண்டவையாகவும் சகப் பிணைப்பு சேர்மங்களை உருவாக்கக்கூடியவையாகவும் இருக்கும்.

உதாரணமாக, சோடியம் குறைந்த அயனியாக்கும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் மிகவும் வினைபுரியும் உலோகமாகும். இது நீருடன் வினைபுரிந்து சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH) மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை (H2) உருவாக்குகிறது.

இதற்கு மாறாக, புளோரின் அதிக அயனியாக்கும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் மிகவும் வினைபுரியாத வாயுவாகும். இது அறை வெப்பநிலையில் பெரும்பாலான மற்ற தனிமங்களுடன் வினைபுரிவதில்லை.