فيديو السؤال: تحديد العلاقة بين نصف قطر الذرة وطاقة التأين الكيمياء • الصف الثاني الثانوي

نسخة الفيديو النصية

كيف يؤثر نصف قطر الذرة على طاقة التأين؟ (أ) يؤدي تقليل نصف قطر الذرة إلى طاقة تأين أعلى. (ب) تؤدي زيادة نصف قطر الذرة إلى طاقة تأين أعلى. (ج) يؤدي تقليل نصف قطر الذرة إلى طاقة تأين أقل. (د) لا يؤثر نصف قطر الذرة على طاقة التأين على الإطلاق.

عندما نتحدث عن طاقة التأين، فإننا عادة ما نشير إلى طاقة التأين الأولى، وهي كمية الطاقة اللازمة لإزالة أقل الإلكترونات ارتباطًا تمامًا من ذرة غازية منفصلة. دعونا نتناول ذرة الليثيوم، التي تحتوي على ثلاثة إلكترونات. يوجد إلكترونان في الغلاف الإلكتروني الأول وإلكترون واحد في الغلاف الإلكتروني الثاني. إذن، أقل الإلكترونات ارتباطًا في هذه الذرة هو الإلكترون الموجود في الغلاف الإلكتروني الخارجي. وهذا الإلكترون منجذب كهروستاتيكيًّا إلى النواة الموجبة الشحنة. إذا ما زودنا الذرة بطاقة التأين، فسيصبح من الممكن التغلب على الجذب الكهروستاتيكي بين الإلكترون والنواة، ويمكن إزالة الإلكترون من الذرة تمامًا.

للإجابة عن هذا السؤال، علينا تحديد كيف يؤثر نصف قطر الذرة على طاقة التأين. نصف قطر الذرة هو القيمة التي تعرف حجم الذرة. لذا دعونا نلق نظرة على ذرة أكبر من الليثيوم. البوتاسيوم به 19 إلكترونًا. يوجد إلكترونان في الغلاف الإلكتروني الأول، وثمانية إلكترونات في كل من الغلافين الإلكترونيين الثاني والثالث، وإلكترون واحد في الغلاف الإلكتروني الرابع. والإلكترون الخارجي لذرة البوتاسيوم منجذب كهروستاتيكيًّا إلى النواة الموجبة الشحنة لكن بدرجة أقل من الإلكترون الخارجي لذرة الليثيوم.

ويرجع ذلك جزئيًّا إلى حقيقة أن الإلكترون الخارجي لذرة البوتاسيوم يبعد أكثر عن النواة الموجبة الشحنة. بالإضافة إلى ذلك، يوجد عدد إلكترونات أكثر بين الإلكترون الخارجي والنواة في ذرة البوتاسيوم عما يوجد في ذرة الليثيوم. هذه الإلكترونات الداخلية تحجب الإلكترون الخارجي عن النواة، وبذلك تقلل الجذب الكهروستاتيكي.

ونظرًا لأن الجذب الكهروستاتيكي بين الإلكترون الخارجي والنواة أضعف في ذرة البوتاسيوم منه في ذرة الليثيوم، فسيستلزم الأمر طاقة أقل للتغلب على الجذب الكهروستاتيكي وإزالة الإلكترون الخارجي. ومن ثم، تؤدي زيادة حجم الذرة أو زيادة نصف قطرها إلى تقليل الجذب الكهروستاتيكي بين الإلكترون الخارجي والنواة. هذا يعني أن الطاقة اللازمة لإزالة الإلكترون الخارجي ستكون أقل، وبذلك تكون طاقة التأين أقل.

بوضع هذه المعلومات في الاعتبار، يمكننا استبعاد الخيار (د)؛ لأن نصف قطر الذرة يؤثر على طاقة التأين. ويمكننا أيضًا استبعاد الخيار (ب)؛ لأننا نعرف أن زيادة نصف قطر الذرة ستؤدي إلى طاقة تأين أقل. إذا أدت زيادة نصف قطر الذرة إلى طاقة تأين أقل، فسيؤدي تقليل نصف قطر الذرة إلى طاقة تأين أعلى. إذن، الإجابة الصحيحة على السؤال: «كيف يؤثر نصف قطر الذرة على طاقة التأين؟» هي الخيار (أ) يؤدي تقليل نصف قطر الذرة إلى طاقة تأين أعلى.