نسخة الفيديو النصية
أي من الآتي هو الترتيب الصحيح من الأكبر إلى الأصغر طبقًا لطاقة التأين الأولى؟ أ: Na، K، Mg، Ca؛ ب: K، Ca، Na، Mg؛ ج: Mg، Na، Ca، K؛ د: Mg، Ca، Na، K؛ هـ: Mg، Na، K، Ca.
في هذا السؤال نريد معرفة أفضل ترتيب للعناصر يتوافق مع تدرج تناقص طاقة التأين الأولى.
طاقة التأين الأولى هي كمية الطاقة اللازمة لإزالة الإلكترون الأقل ارتباطًا من ذرة غازية معزولة. تعتمد طاقة التأين الأولى على خواص فيزيائية مختلفة، مثل نصف القطر الذري. وتعتمد التداخلات الكهروستاتيكية بين الإلكترونات الخارجية ونواة الذرة أو الأيون على المسافة بين هذه الجسيمات المتعاكسة الشحنة. الذرات الأكبر حجمًا بها مسافة أكبر بين بروتوناتها وإلكتروناتها الخارجية. ومن ثم يكون لها قوة تجاذب أضعف بين البروتونات في النواة والإلكترونات الخارجية.
تتمتع الذرات الأكبر حجمًا عادة أيضًا بتأثير حجب أكبر بسبب التنافر بين الإلكترونات الداخلية. لهذا السبب، يكون من الأسهل عادة إزالة الإلكترونات الخارجية تمامًا من الذرات الأكبر حجمًا. ومن ثم يكون لها طاقات تأين أولى أصغر. وهذا يفسر أيضًا سبب تناقص طاقة التأين الأولى كلما تحركنا لأسفل في أي مجموعة من الجدول الدوري.
إذا نظرنا إلى دورة ما في الجدول الدوري، سنجد أن طاقة التأين الأولى تزداد عادة كلما تحركنا من اليسار إلى اليمين عبر هذه الدورة. ويرجع ذلك إلى زيادة عدد البروتونات في النواة. عبر الدورة لا يوجد تغير في الحجب من الإلكترونات الداخلية. وتوجد زيادة في التجاذب الكهروستاتيكي بين النوى التي تتزايد شحنتها الموجبة والإلكترونات الخارجية. وهذا يسبب أيضًا تناقص نصف القطر الذري عبر دورة ما.
دعونا نطبق هذه المعلومات على العناصر الأربعة الواردة في كل خيار من خيارات الإجابة. يجب أن نقارن بين فلزات الصوديوم، والمغنيسيوم، والبوتاسيوم، والكالسيوم. يمكننا مقارنة كل ذرة باتباع تدرج تناقص طاقة التأين الأولى عند الانتقال لأسفل في مجموعة ما وعند الانتقال من اليمين إلى اليسار في الجدول الدوري.
من بين الفلزات الأربعة، البوتاسيوم هو الأبعد إذا تحركنا لليسار أو لأسفل في الجدول الدوري. لذلك بما أن ذرة البوتاسيوم هي أكبر ذرة من الذرات الأربع، فمن المرجح أن يكون للبوتاسيوم أصغر طاقة تأين أولى. أما المغنيسيوم فهو الفلز الأبعد ناحية اليمين في المجموعة الثانية، والأعلى في الدورة الثانية. المغنيسيوم هو أصغر العناصر الأربعة المعطاة. ومن ثم، من المرجح أن يكون له أكبر طاقة تأين أولى. وبما أننا نعلم أن المغنيسيوم له أكبر طاقة تأين أولى، وأن البوتاسيوم له أصغر طاقة تأين أولى، فيمكننا استبعاد خيارات الإجابة أ، ب، هـ.
بذلك يتبقى لدينا الصوديوم والكالسيوم. لا يمكننا الاعتماد على التدرجات وحدها لمقارنة طاقة التأين الأولى لكل من الصوديوم والكالسيوم. وكما يتضح فإن طاقة التأين الأولى للكالسيوم أكبر من الصوديوم. وهذا في الواقع يتعلق بالتوزيعين الإلكترونيين لهاتين الذرتين. بالنسبة للصوديوم يكون الوضع الأفضل من حيث الطاقة هو إزالة الإلكترون الخارجي. وهذا لأن إزالة إلكترون خارجي واحد من الصوديوم تؤدي إلى اكتمال غلاف التكافؤ. ولا ينطبق الأمر نفسه على الكالسيوم. بالنسبة للكالسيوم، هذا ليس التوزيع الأفضل؛ إذ يتطلب مزيدًا من الطاقة.
إذن الترتيب الصحيح من الأكبر إلى الأصغر طبقًا لطاقة التأين الأولى هو الخيار د: Mg، Ca، Na، K.
