طريقة حساب طاقة التأين

طريقة حساب طاقة التأين

يُعد حساب طاقة التأين للذرة جزءًا مهماً من الفيزياء الحديثة التي تقوم عليها العديد من التقنيات الحديثة، حيث تتكون الذرة من نواة مركزيّة تحتوي على بروتونات موجبة الشحنة وعدد من النيوترونات وعدد من الإلكترونات سالبة الشحنة تدور حول النواة على مسافات مختلفة.

وكمية الطاقة المطلوبة لإزالة أقرب إلكترون يدور متأثراً بالبروتونات المركزيّة تسمى بطاقة التأين ، وقد تم حساب هذه الطاقة لأول مرة للهيدروجين في عام 1913 في مختبر الفيزيائي الدنماركي نيلز بور حصل على أثرها على جائزة نوبل.

خطوات حساب طاقة التأين

تُحسب طاقة التأين للإلكترون بعدة خطوات وهي:

1. تحديد الذرة لحساب طاقة التأين لها وتحديد العدد الذري باستخدام الجدول الدوري .
2. تحديد عدد الإلكترونات التي تحتويها الذرة، وهو نفسه العدد الذري ما لم تفقد الذرة بعض الإلكترونات.
3. تحسب طاقة التأين بوحدة إلكترون فولت (ev) لذرة الإلكترون الواحد وذلك بتربيع قيمة العدد الذري ثم ضرب هذه النتيجة بقيمة 13.6.
4. أما الذرات التي تحتوي على أكثر من إلكترون واحد تقاس بوحدة (ev)، وتحسب من خلال طرح رقم واحد من قيمة العدد الذري ومن ثم تربيع الإجابة وبعدها ضرب الناتج بقيمة 13,6.

طرق حساب طاقة التأين

تعرف طاقة التأين أيضاً بأنها كميّة الطاقة التي يحتاجها الإلكترون لفصل نفسه عن ذرة محايدة، يمكن أن تمتلك بعض العناصر أكثر من طاقة تأين، حيث يتم حساب طاقة التأين للذرات بطريقة بسيطة تتطلب معرفة أساسيّة بتكوين الإلكترون، وذلك من خلال طريقتين هما:

طريقة كوبمان

وهي إحدى الطريقتين الرئيسيتين لحساب طاقة التأين، حيث تكون طاقة التأين لجزيء أو ذرة مساوية للطاقة المداريّة التي تخرج من الذرة أو الجزيء، وتُحسب طاقة التأين بواسطة المعادلة التالية:

Ii = -ei

حيث إن ei هي الطاقة المداريّة، و i هو المدار حيث يوجد الإلكترون قبل الانبعاث، وتعتبر هذه الصيغة مثاليّة للذرات الهيدروجينيّة، ويتم تطبيقها تقريبًا للذرات الأخرى لأنه لا يأخذ في الحسبان حركة الإلكترون بعد خروجه، لأنه يفترض أن تبقى الإلكترونات في نفس المدار بعد عملية التأين.

طريقة الطرح

وهي الطريقة الثانية لحساب طاقة تأين الذرات، تقوم بعض التجارب على تحديد قيمة طاقة الأيون، ثم يتم طرح طاقة الذرة المحايدة من القيمة التجريبيّة.

نظائر طاقة التأين

في الغالب يُستخدم مصطلح طاقة التأين للأنواع الجزيئية أو الذريّة في الحالة الغازيّة ، بينما يستخدم الخبراء هذا المصطلح لأي نوع من أنواع الأيونات المشحونة، فإن طاقة ربط أيون أو إلكترون الكلوريد إلى الحد الأدنى والطاقة اللازمة لإزالة الإلكترون من ذرة الكلور عندما تحمل شحنة -1 تسمى بطاقة التأين.

حيث إن كمية الطاقة اللازمة لربط الإلكترون مساوية لحجم تقارب الإلكترون لذرة الكلور المحايدة، وتعتبر طاقة النيكل والتي تبلغ 8.8 ميغا إلكترون فولت أعلى طاقة ربط محددة.