1차 이온화 에너지 비교. Na와 Mg, Mg와 Al

1차 이온화 에너지 비교. Na와 Mg, Mg와 Al

 

 

Why does sodium have a lower first ionization energy than magnesium?

Why does aluminum have a lower first ionization energy than magnesium?

 

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Na의 1차 이온화 에너지 = 495.8 kJ/mol

Mg의 1차 이온화 에너지 = 737.7 kJ/mol

Al의 1차 이온화 에너지 = 577.5 kJ/mol

 

Na의 바닥상태 전자배치: [Ne] 3s^1

Mg의 바닥상태 전자배치: [Ne] 3s^2

Al의 바닥상태 전자배치: [Ne] 3s^2 3p^1

 

Na의 3s 전자의 유효핵전하: 2.507

( 단순 계산하면, 11 – 10 = 1 )

Mg의 3s 전자의 유효핵전하: 3.308

( 단순 계산하면, 12 – 10 = 2 )

Al의 3p 전자의 유효핵전하: 4.117

( 단순 계산하면, 13 - 10 = 3 )

( 유효핵전하 설명 http://ywpop.tistory.com/2526 )

 

Na의 원자 반지름: 180 pm

Mg의 원자 반지름: 150 pm

Al의 원자 반지름: 125 pm

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▶ 이온화 에너지 증가의 기본 원리

유효핵전하가 증가할수록, 원자 크기가 감소할수록,

원자핵은 자신의 원자가전자를 더 강한 힘으로 끌어당길 수 있다.

이 때문에 이온화 에너지는 증가한다.

즉, 전자를 제거하는데 더 많은 에너지가 필요하다.

 

 

[1] 나트륨과 마그네슘의 이온화 에너지

(ionization energy of sodium and magnesium)

 

마그네슘 원자는 나트륨 원자보다

유효핵전하는 더 크고, 원자 크기는 더 작다.

이 때문에 Mg의 1차 이온화 에너지는 Na보다 더 크다.

 

 

[2] 마그네슘과 알루미늄의 이온화 에너지

( ionization energy of magnesium and aluminum )

 

마그네슘의 가장 바깥쪽 오비탈은 3s 오비탈이고,

알루미늄의 가장 바깥쪽 오비탈은 3p 오비탈이다.

3p 오비탈의 에너지 준위는 3s 오비탈보다 더 높다(즉, 더 불안정하다).

 

또는

3p 전자는 3s 전자보다 원자핵에서 조금 더 멀리 떨어져있다.

게다가 알루미늄의 3p 전자는 조금 더 안쪽에 있는 자신의 3s 전자들에 의해 핵전하가 부분적으로 차단되고 있다(partially screened by the 3s^2 electrons).

 

더 높은(더 불안정한) 오비탈에 있는 전자이고,

즉 핵에서 더 멀리 떨어져 있는 전자인데,

거기다가 핵전하까지 일부 차단되기 때문에,

Al의 1차 이온화 에너지는 Mg보다 더 작다.