Ionisierungsenergie

Wie hoch die Ionisierungsenergie für ein bestimmtes Element ist, lässt sich mit der Oktett- und der 18-Elektronenregel abschätzen. Jedes Element strebt eine möglichst stabile Elektronenkonfiguration an, wobei eine volle Valenzschale besonders stabil ist (formale Edelgaskonfiguration). Atome mit ungepaarten Elektronen befinden sich in einem energetisch ungünstigen Zustand, was sie instabil macht.

Kann ein Element durch Abgabe eines oder mehrerer Elektronen einen energetisch günstigeren Zustand erreichen, ist seine Ionisierungsenergie entsprechend geringer. Umgekehrt muss viel Energie aufgebracht werden, um bei Teilchen mit einer energetisch günstigen Konfiguration die Abgabe von Elektronen zu erreichen.

Wie hoch die Ionisierungsenergie eines Elementes ist, lässt sich durch seine Position im Periodensystem abschätzen. Als Faustregel gilt dabei: Die Ionisierungsenergie nimmt innerhalb einer Periode von links nach rechts zu und innerhalb einer Gruppe von oben nach unten ab.

Der Gruppentrend lässt sich mit den steigenden Atomradien erklären. Die Größe der Elektronenhülle nimmt in einer Gruppe mit steigender Ordnungszahl zu, was sie leichter polarisierbar macht. Die Valenzelektronen sind weiter weg vom Kern und werden somit schwächer von ihm angezogen (Coulomb-Gesetz), was eine Elektronenabgabe begünstigt.

Der Trend in einer Periode erklärt sich dadurch, dass Alkali- und Erdalkalimetalle durch Abgabe eines, bzw. zweier Elektronen die formale Edelgaskonfiguration erreichen. Die Halogene hingegen gelangen durch Abgabe eines Elektrons in einen energetisch ungünstigeren Zustand, wodurch sie eine höhere Ionisierungsenergie haben.