Ionisierungsenergie

Definition: Was ist Ionisierungsenergie?

Die Ionisierungsenergie IE (auch Ionisationsenergie, Ionisierungspotential, Ionisierungsenthalpie; Atomphysik: Bindungsenergie) ist die erforderliche Energie, um ein Elektron aus einem neutralen oder einem partiell ionisierten, gasförmigen Atom oder Molekül zu entfernen: A + IE → A+ + e-.

Damit verschiebt sich die ausgeglichene Ladungsdifferenz zwischen Atomkern(en) und Elektronenhülle. Daher hat ein vorher elektrisch neutrales Atom/Molekül nun eine positive elektrische Ladung. Es ist nun ein positiv ionisiertes Atom/Molekül oder einem Kation. Kennzeichnung: '+'-Zeichen

Quellen der Ionisierungsenergie: Strahlung, hohe Temperatur des Materials oder chemisch.

Erste Ionisierungsenergie der chemischen Elemente

Die erste Ionisierungsenergie hängt von der Anziehungskraft zwischen dem Atomkern und dem zu entfernenden Elektron ab. Das wird mit der Coulomb-Formel berechnet. Innerhalb einer Periode steigt die erste Ionisierungsenergie stark an (auch wenn die Zunahme von links nach rechts unstetig verläuft). Grund dafür ist die steigende Kernladungszahl und die dadurch bedingte stärke Anziehung der Elektronen durch den Kern. Zwar nimmt auch die Elektronenzahl der Hülle innerhalb der Periode von links nach rechts in gleichem Maß zu, das jeweils hinzukommende Elektron wird jedoch immer in dieselbe Schale eingebaut, der Außenschale. Die dort schon vorhandenen Elektronen können das jeweils hinzukommende Elektron deshalb nicht so stark von der Kernladung abschirmen, weil sie denselben Kernabstand besitzen wie das hinzugekommene Elektron. Die Zunahme der Kernladung kann also nicht durch die Zunahme der Ladung der Elektronenhülle kompensiert werden, so dass die Ionisierungsenergie zunimmt.

Für ein einzelnes Elektron wird die Ionisierungsenergie in eV/Atom angegeben, für 1 Mol Stoffmenge aber in kJ/mol. Der Umrechnungsfaktor ergibt sich aus der Umrechnung zwischen eV und kJ sowie der Avogadro-Konstante zu 1 eV = 96,485307 kJ/mol wobei auf der linken Seite das "pro Atom" wie hier meist weggelassen wird.

Die Energie für die Trennung

  • des ersten Elektrons wird 1. Ionisierungsenergie,
  • die für das zweite Elektron 2. Ionisierungsenergie
  • und die für das n-te Elektron n-te Ionisierungsenergie genannt.

Ionisierungsenergien werden in eV für einzelne Elektronen oder in kJ/mol für 1 Mol = NA (Avogadro-Konstante) Elektronen (molare Ionisierungsenergie) angegeben.

Berechnung: Als Umrechnungsfaktor gilt: 1 Elektronvolt eV = 96,485307 kJ mol-1.

Diagramm der ersten Ionisierungsenergie

title=

Diagramm zur Abhängigkeit der ersten Ionisierungsenergie von der Ordnungszahl der Elemente in der Farbkodierung der Wikipedia-Vorlage. (Quelle: Creative-Commons-Lizenz, Sponk (talk), BY 3.0 de)

PSE: Ionisierungsenergien der chemischen Elemente in einer Tabelle

Insgesamt stellen die Ionisierungsenergien der Alkalimetalle jeweils das Minimum und die Ionisierungsenergien der Edelgase jeweils das Maximum der Periode dar. Diese Extrema werden innerhalb einer Gruppe von oben nach unten geringer, da sich das zu entfernende Elektron nach dem Schalenmodell des Atoms auf einer neuen Schale befindet, somit sein Abstand vom Kern ansteigt und weniger Energie aufgewendet werden muss, um es aus der Anziehungskraft des Kerns zu lösen. Entsprechend nimmt die erste Ionisierungsenergie beim Übergang von einer Periode zur nächsten, z. B. vom Neon zum Natrium, schlagartig ab.

Ionisierungsenergie - Tabelle

OZ

E

Element

IE1

IE2

IE3

IE4

IE5

IE6

IE7

 

IE8

1

H

Wasserstoff

13,598433

-

-

-

-

-

-

 

-

2

He

Helium

24,587387

54,41776

-

-

-

-

-

 

-

3

Li

Lithium

5,391719

75,64

122,45429

-

-

-

-

 

-

4

Be

Beryllium

9,3227

18,21114

153,89661

217,71865

-

-

-

 

-

5

B

Bor

8,29802

25,1548

37,93064

259,37521

340,2258

-

-

 

-

6

C

Kohlenstoff

11,2603

24,3833

47,8878

64,4939

392,087

489,99334

-

 

-

7

N

Stickstoff

14,5341

29,6013

47,44924

77,4735

97,8902

552,0718

667,046

 

-

8

O

Sauerstoff

13,61805

35,1211

54,9355

77,41353

113,899

138,1197

739,29

 

871,4101

9

F

Fluor

17,4228

34,9708

62,7084

87,1398

114,2428

157,1651

185,186

 

953,9112

10

Ne

Neon

21,56454

40,96296

63,45

97,12

126,21

157,93

207,2759

 

239,0989

11

Na

Natrium

5,1390764

47,2867

716.205

98,92

138,4

172,18

208,51

 

264,25

12

Mg

Magnesium

7,646235

15,03527

80,1437

109,2655

141,27

186,76

225,02

 

265,96

13

Al

Aluminium

5,985768

18,82855

28,44765

119,992

153,825

190,49

241,76

 

284,66

14

Si

Silicium

8,15168

16,34584

33,49327

45,14215

166,769

205,27

246,5

 

303,54

15

P

Phosphor

10,48669

19,7695

30,20288

51,4443

65,02564

220,423

263,57

 

309,6

16

S

Schwefel

10,36001

23,33788

34,79

47,222

72,5945

88,053

280,948

 

328,74

17

Cl

Chlor

12,96763

23,8136

39,61

53,4652

67,8

97,03

114,1958

 

348,28

18

Ar

Argon

15,75961

27,62966

40,74   

59,81

75,02

91,009

124,323

 

143,46

19

K

Kalium

4,3406633

31,63

45,806

60,91

82,66

99,4

117,56

 

154,88

20

Ca

Calcium

6,11316

11,87172

50,9135

67,27

84,5

108,78

127,2

 

147,24

21

Sc

Scandium

6,56149

12,79977

24,75685

73,49

91,65

110,68

138

 

158,1

22

Ti

Titan

6,82812

13,5755

27,4919

43,2675

99,3

119,53

140,8

 

170,4

23

V

Vanadium

6,74619

14,618

29,311

46,709

65,2817

128,13

150,6

 

173,4

24

Cr

Chrom

6,76651

16,4857

30,96

49,16

69,46

90,6356

160,18

 

184,7

25

Mn

Mangan

7,43402

15,64

33,668

51,2

72,4

95,6

119,204

 

194,5

26

Fe

Eisen

7,9024

16,1877

30,652

54,8

75

99,1

124,98

 

151,06

27

Co

Cobalt

7,88101

17,084

33,5

51,3

79,5

102

128,9

 

157,8

28

Ni

Nickel

7,6398

18,16884

35,19

54,9

76,06

108

133

 

162

29

Cu

Kupfer

7,72638

20,2924

36,841

57,38

79,8

103

139

 

166

30

Zn

Zink

9,394199

17,96439

39,7233

59,57

82,6

108

134

 

174

31

Ga

Gallium

5,9993016

20,51515

30,7258

63,241

86,01

112,7

140,9

 

169,9

32

Ge

Germanium

7,89943

15,93461

34,0576

45,7155

94,5

115,9

144,9

 

176,4

33

As

Arsen

9,7886

18,5892

28,351

50,13

62,63

127,6

-

 

-

34

Se

Selen

9,75239

21,19

30,8204

42,945

68,3

81,7

155,4

 

-

35

Br

Brom

11,8138

21,591

36

47,3

59,7

88,6

103

 

192,8

36

Kr

Krypton

13,999605

24,35984

36,95

52,49

64,69

78,49

111

 

125,802

37

Rb

Rubidium

4,177128

27,2898

39

52,2

68,5

82,4

97,43

 

132,79

21

Sc

Scandium

6,56149

12,79977

24,75685

73,49

91,65

110,68

138

 

158,1

22

Ti

Titan

6,82812

13,5755

27,4919

43,2675

99,3

119,53

140,8

 

170,4

23

V

Vanadium

6,74619

14,618

29,311

46,709

65,2817

128,13

150,6

 

173,4

24

Cr

Chrom

6,76651

16,4857

30,96

49,16

69,46

90,6356

160,18

 

184,7

25

Mn

Mangan

7,43402

15,64

33,668

51,2

72,4

95,6

119,204

 

194,5

26

Fe

Eisen

7,9024

16,1877

30,652

54,8

75

99,1

124,98

 

151,06

27

Co

Cobalt

7,88101

17,084

33,5

51,3

79,5

102

128,9

 

157,8

28

Ni

Nickel

7,6398

18,16884

35,19

54,9

76,06

108

133

 

162

29

Cu

Kupfer

7,72638

20,2924

36,841

57,38

79,8

103

139

 

166

30

Zn

Zink

9,394199

17,96439

39,7233

59,57

82,6

108

134

 

174

31

Ga

Gallium

5,9993016

20,51515

30,7258

63,241

86,01

112,7

140,9

 

169,9

32

Ge

Germanium

7,89943

15,93461

34,0576

45,7155

94,5

115,9

144,9

 

176,4

33

As

Arsen

9,7886

18,5892

28,351

50,13

62,63

127,6

-

 

-

34

Se

Selen

9,75239

21,19

30,8204

42,945

68,3

81,7

155,4

 

-

35

Br

Brom

11,8138

21,591

36

47,3

59,7

88,6

103

 

192,8

36

Kr

Krypton

13,999605

24,35984

36,95

52,49

64,69

78,49

111

 

125,802

37

Rb

Rubidium

4,177128

27,2898

39

52,2

68,5

82,4

97,43

 

132,79

38

Sr

Strontium

5,69485

11,03019

42,88353

56,279

70,7

88

104

 

121,21

39

Y

Yttrium

6,2173

12,224

20,52

60,597

77

93

116

 

129

40

Zr

Zirconium

6,6339

13,13

22,99

34,34

80,348

98,46

-

 

-

41

Nb

Niob

6,75885

14

25,04

38,3

50,55

102,057

125

 

-

42

Mo

Molybdän

7,09243

16,16

27,13

46,4

54,49

68,8276

125,66

 

143,56

43

Tc

Technetium

7,28

15,26

29,54

-

-

-

-

 

-

44

Ru

Ruthenium

7,3605

16,76

28,47

-

-

-

-

 

-

45

Rh

Rhodium

7,4589

18,08

31,06

-

-

-

-

 

-

46

Pd

Palladium

8,3369

19,43

32,93

-

-

-

-

 

-

47

Ag

Silber

7,57623

21,47746

34,83

-

-

-

-

 

-

48

Cd

Cadmium

8,99382

16,90831

37,48

-

-

-

-

 

-

49

In

Indium

5,78636

18,8703

28,03

54

-

-

-

 

-

50

Sn

Zinn

7,34392

14,6322

30,5026

40,73502

72,28

-

-

 

-

51

Sb

Antimon

8,60839

16,63

25,3

44,2

56

108

-

 

-

52

Te

Tellur

9,0096

18,6

27,96

37,41

58,75

70,7

137

 

-

53

I

Iod

10,45126

19,1313

33

-

-

-

-

 

-

54

Xe

Xenon

12,1298

-

-

-

-

-

-

 

-

55

Cs

Caesium

3,893905

23,15744

-

-

-

-

-

 

-

56

Ba

Barium

5,211664

10,00383

35,844

47,03

58

71

86

 

101

57

La

Lanthan

5,5769

11,059

19,1774

49,95

61,6

-

-

 

-

58

Ce

Cer

5,5387

10,85

20,198

36,758

66,55

77,6

-

 

-

59

Pr

Praseodym

5,473

10,55

21,624

38,98

57,53

-

-

 

-

60

Nd

Neodym

5,525

10,72

22,1

40,4

-

-

-

 

-

61

Pm

Promethium

5,582

10,9

22,3

41,1

-

-

-

 

-

62

Sm

Samarium

5,6437

11,07

23,4

41,4

-

-

-

 

-

63

Eu

Europium

5,67038

11,25

24,92

42,7

-

-

-

 

-

64

Gd

Gadolinium

6,1498

12,09

20,63

44

-

-

-

 

-

65

Tb

Terbium

5,8638

11,52

21,91

39,37

-

-

-

 

-

66

Dy

Dysprosium

5,9389

11,67

22,8

41,4

-

-

-

 

-

67

Ho

Holmium

6,0215

11,8

22,84

42,5

-

-

-

 

-

68

Er

Erbium

6,1077

11,93

22,74

42,7

-

-

-

 

-

69

Tm

Thulium

6,18431

12,05

23,68

42,7

-

-

-

 

-

70

Yb

Ytterbium

6,25416

12,176

23,05

43,56

-

-

-

 

-

71

Lu

Lutetium

5,42586

13,9

20,9596

45,25

66,8

-

-

 

-

72

Hf

Hafnium

6,82507

15

23,3

33,33

-

-

-

 

-

73

Ta

Tantal

7,54957

-

-

-

-

-

-

 

-

74

W

Wolfram

7,98

-

-

-

-

-

-

 

-

75

Re

Rhenium

7,83352

-

-

-

-

-

-

 

-

76

Os

Osmium

8,43823

-

-

-

-

-

-

 

-

77

Ir

Iridium

8,96702

-

-

-

-

-

-

 

-

78

Pt

Platin

8,9588

18,563

-

-

-

-

-

 

-

79

Au

Gold

9,22553

20,2

-

-

-

-

-

 

-

80

Hg

Quecksilber

10,4375

18,7568

34,2

-

-

-

-

 

-

81

Tl

Thallium

6,108194

20,4283

29,83

-

-

-

-

 

-

82

Pb

Blei

7,41663

15,03248

31,9373

42,32

68,8

-

-

 

-

83

Bi

Bismut

7,2855

16,703

25,56

45,3

56

88,3

-

 

-

84

Po

Polonium

8,414

-

-

-

-

-

-

 

-

85

At

Astat

9,31751(8)

20

29

41

51

-

-

 

-

86

Rn

Radon

10,7485

-

-

-

-

-

-

 

-

87

Fr

Francium

4,072741

-

-

-

-

-

-

 

-

88

Ra

Radium

5,278423

1.014.715

-

-

-

-

-

 

-

89

Ac

Actinium

5,17

11,75

-

-

-

-

-

 

-

90

Th

Thorium

6,3067

11,9

20

28,8

-

-

-

 

-

91

Pa

Protactinium

5,89

-

-

-

-

-

-

 

-

92

U

Uran

6,1941

10,6

-

-

-

-

-

 

-

93

Np

Neptunium

6,2657

-

-

-

-

-

-

 

-

94

Pu

Plutonium

6,026

11,2

-

-

-

-

-

 

-

95

Am

Americium

5,9738

-

-

-

-

-

-

 

-

96

Cm

Curium

5,9914

-

-

-

-

-

-

 

-

97

Bk

Berkelium

6,1979

-

-

-

-

-

-

 

-

98

Cf

Californium

6,2817

11,8

-

-

-

-

-

 

-

99

Es

Einsteinium

6,42

12

-

-

-

-

-

 

-

100

Fm

Fermium

6,5

-

-

-

-

-

-

 

-

101

Md

Mendelevium

6,58

-

-

-

-

-

-

 

-

102

No

Nobelium

6,65

-

-

-

-

-

-

 

-

103

Lr

Lawrencium

4,96

-

-

-

 

-

104

Rf

Rutherfordium

6,01

14,4

23,8

31,9

-

-

-

 

-

105

Db

Dubnium

6,89

16,03

24,65

34,19

44,62

-

-

 

-

106

Sg

Seaborgium

7,85

17,96

25,74

35,4

47,28

59,24

-

 

-

107

Bh

Bohrium

7,7

17,5

26,6

37,3

49

62,1

74,9

 

-

108

Hs

Hassium

7,6

18,2

29,3

37,7

51,2

64

78,1

 

91,8

109

Mt

Meitnerium

8,3

-

-

-

-

-

-

 

-

110

Ds

Darmstadtium

9,9

-

-

-

-

-

-

 

-

111

Rg

Roentgenium

10,6

-

-

-

-

-

-

 

-

112

Cn

Copernicium

11,97

-

-

-

-

-

-

 

-

113

Nh

Nihonium

7,31

-

-

-

-

-

-

 

-

114

Fl

Flerovium

8,539

16,8

-

-

-

-

-

 

-

115

Ms

Moscovium

5,58

-

-

-

-

-

-

 

-

116

Lv

Livermorium

6,6

-

-

-

-

-

-

 

-

117

Ts

Tenness

7,7

-

-

-

-

-

-

 

-

118

Og

Oganesson

8,7

-

-

-

-

-

-

 

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Quellen:
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Oxidationszahl aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. Es sind weitere Quellen eingeflossen. Hier ist die Liste:

Ionisierungsenergie auf Wikipedia
Chemie-Simpleclub zur Ionisierungsenergie
Ionisierungsenergie auf Chemie-Schule.de
Ionisierung im Chemie-Lexikon
Ionisierung bei Chemglobe