SAT2化学考察的是基础化学知识,所以SAT2化学试题难度相对简单。但是SAT2化学考试范围比较广,哪些是SAT2化学考试中的重要考点呢?下面我来讲解一个SAT2化学重要考点—〖电离能(ionization energy)〗。
首先什么是电离能呢?电离能(第一电离能)是从气态原子移走一个电子所需要的能量[例:Na(g)→Na+(g)+ e-]。
关于电离能的概念就会有考题,我们一起看一道相关真题。
The energy necessary to remove an electron from a gaseous atom in its ground state.
A.ionization energy
B.bond energy
C.heat of fusion
D.reduction potential
E.electronegativity
题目中陈述的就是我们讲的电离能的概念,从气态原子移走一个电子所需要的能量。所以很容易选出答案A选项。
接着我们来学一下第一电离能的周期性变化规律。同一周期从左到右,原子的第一电离能增加。我来解释一下原因,帮助大家理解记忆。因为同一周期的原子电子层数相同,但是从左到右原子的质子数依次增加,从而原子核对外层电子吸引力增加,那么从原子中移走电子所需要的能量增加。
例如:同一周期的S, Cl(如图),S的质子数16,原子核带16单位的正电荷,Cl的质子数17,原子核带17单位的正电荷。所以相对S原子而言,Cl原子核对外层电子的吸引力更强,从Cl原子移走一个电子所需要的能量更多,第一电离能更大。
电离能的周期性变化规律中,同一主族,从上到下,原子的电离能依次减小。同样我来解释一下原因。因为同一主族从上到下原子电子层数依次增多,外层电子离原子核距离变远,原子核对外层电子的吸引力变弱,那么从原子中移走电子所需能量减少。
例如:同一主族的O, S(如图),S的电子层数为3,O的电子层数为2。所以相对O原子而言,S的外层电子离原子核距离更远,原子核对外层电子的吸引力变弱,从S原子移走一个电子所需要的能量减少,第一电离能变小。
我们看一道考察电离能周期性变化的真题:
which has the smallest first ionization energy?
A.Lithium
B.Sodium
C.Potassium
D.Rubidium
E.Cesium
根据上述所讲,同一主族从上到下,电离能依次减小,所以电离能最小的是元素Cs.
刚才我们掌握了电离能,又叫第一电离能,表示原子移走第一个电子需要的能量,以此类推,很容易知道第二电离能是从相应离子移走第二个电子所需要的能量[例:Na+(g)→Na2+(g) + e-]。从原子中依次移走电子,移走第二个电子肯定会比第一个更困难,第二电离能肯定会大于第一电离能,但是一般来说应该差别不会太大,那么什么时候电离能迅速增加呢? 我们先说结论:从原子中移走电子时,当移走的电子出现换层时,电离能会出现迅速增加。
例如:对于Na原子(如图),移走最外层的电子比较容易,需要的能量相对少。当移走第二个电子时出现换层,电子离原子核更近,原子核对电子的吸引力更强,所以第二电离能会比第一电离能大很多,出现迅速增加。
针对移走的电子出现换层时,电离能迅速增加这个知识点,我们看一道相关考题。
The element with the largest second ionization energy.
A.Lithium
B.Beryllium
C.Carbon
D.Fluorine
E.Neon
题目中问,下列元素第二电离能最大的是哪一个?当移走第二个电子出现换层时,第二电离能会迅速增加。所以答案是A, 因为对于元素Li而言,最外层只有一个电子,会去内层移走第二个电子。
最后我们一起总结一下,针对SAT2化学考试,有关电离能的知识我们只需掌握三点
1. 电离能的概念:电离能(第一电离能)是从气态原子移走一个电子所需要的能量
2. 电离能的周期性变化规律:同一周期,第一电离能从左到右依次增加;同一主族,第一电离能从上到下依次减弱。
3. 第二电离能大于第一电离能,第三大于第二,且当移走电子出现换层时,电离能迅速增加。