প্রশ্ন: আয়নিকরন শক্তি ?
গ্যাসীয় অবস্থায় কোনা মৌলের এক মোল বিচ্ছিন্ন পরমাণু থেকে একটি করে ইলেকট্রন সরিয়ে একে গ্যাসীয় বিচ্ছিন্ন এক মোল একক ধনাত্মক আয়নে পরিণত করতে যে পরিমাণ শক্তির প্রয়োজন হয়, তাকে সেই মৌলের আয়নীকরণ শক্তি বা বিভব বলা হয়। একে Ei দ্বারা প্রকাশ করা হয়। Ei এর মান সব সময় ধনাত্মক।
Na(g) → Na+(g) + e– Ei = + 496 kJmol-1
K(g) → K+(g) + e– Ei = + 419 kJmol-1
Mg(g) → Mg+(g) + e– Ei = + 738 kJmol-1
Cs এর Ei হলো সর্বনিম্ন যেমন +375.7 kJ/mol এবং He এর Ei হলো সর্বাধিক যেমন +2372 kJ/mol.
এক মোল একক চার্জবিশিষ্ট ধনাত্মক আয়ন থেকে এক মোল দ্বিচার্জবিশিষ্ট ধনাত্মক আয়ন সৃষ্টির জন্য প্রয়োজনীয় শক্তিকে দ্বিতীয় আয়নীকরণ শক্তি বলা হয়। যেমন:
Mg+(g) → M2+(g) + e Ei2 = + 1450 kJmol-1
Na+(g) → Na2+(g) + e Ei2 = + 4562 kJmol-1
K+(g) → K2+(g) + e Ei2 = + 3051 kJmol-1
2+ আয়ন ও K+ আয়ন
* Na+ ও K এর ২য় আয়নীকরণ শক্তির মান অষ্টক পূর্ণ Ne(10) এর আয়নীকরণ শক্তি (Ei = 209) থেকে অনেক বেশি হয়; কারণ এক্ষেত্রে এদের স্থায়ী অষ্টক ইলেকট্রন বিন্যাস ভাঙ্গতে হয়। তাই Na2+ আয়ন ও অবাস্তব বা এসব দ্বিধনাত্মক আয়ন গঠিত হয় না।
মৌলের আয়নীকরণ শক্তির ওপর বিভিন্ন নিয়ামকের প্রভাব :
(i) পরমাণুর আকার বৃদ্ধিতে আয়নীকরণ শক্তি হ্রাস পায় – গ্রুপভিত্তিক সম্পর্ক।
(ii) উপশক্তিস্তর বৃদ্ধিতে আয়নীকরণ শক্তি বৃদ্ধি পায় – এটি পর্যায়ভিত্তিক সম্পর্ক।
(iii) পূর্ণ ও অর্থপূর্ণ অরবিটালযুক্ত পরমাণুর অধিক সুস্থিতির কারণে পর্যায়ভিত্তিক সম্পর্কে ব্যতিক্রম ঘটে ।
গ্রুপভিত্তিক সম্পর্ক :
একই গ্রুপে মৌলসমূহের পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে ইলেকট্রনের শক্তিস্তর বাড়ে ইলেকট্রন নিউক্লিয়াস থেকে ক্রমশ দূরবর্তী হয় এবং এর ওপর নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ কমে। তাই আয়নীকরণ শক্তি যেমন:
Li = 520 kJ, Na = 496 kJ, K = 419 kJ, Rb = 403 kJ, Cs = 376 kJ.
প্রশ্ন: আয়নিকরণ বিভব পর্যায়ত্তিক সম্পর্ক ব্যাখ্যা করো।
একই পর্যায় মৌলগুলোর ক্ষেত্রে পারমাণবিক বৃদ্ধির সাথে সাথে আয়নিকরণ বিভব মান বাড়তে থাকে (কিছু ব্যাতিক্রম ছাড়া)। এর প্রধান কারণ হচ্ছে একই পর্যায়ে বাম থেকে ডান দিকে যাওয়ার সাথে সাথে মৌলেরে পারমাণবিক সংখ্যা বা প্রোটন সংখ্যা অথাৎ নিউক্লিয়াসে ধনাত্মক চার্জের সংখ্যা বৃদ্ধি পায়। ফলে সর্ববহিঃস্থ শক্তিস্তরের ইলেকট্রনের উপর নিউক্লিয়াসে আকর্ষন বৃদ্ধি পায়। তখন পরমাণুর আকার হ্রাস পায় ফলে আয়নিকরণ বিভবের মান বৃদ্ধি পায়। নিষ্ক্রিয় গ্যাসের ইলেকট্রন বিন্যাসে অষ্টক পূর্ণ থাকে বলে ইলেকট্রন আসক্তির মান শূণ্য।
প্রশ্ন: N এর আয়নিকরণ বিভব অপেক্ষা O এর আয়নিকরণ বিভব বেশি কেন ব্যাখ্যা করো?
উত্তর: একই পর্যায়ভুক্ত মৌলগুলোর বাম থেকে ডান দিকে যাওয়ার সাথে সাথে মৌলেরে পারমাণবিক সংখ্যা বা প্রোটন সংখ্যা অথাৎ নিউক্লিয়াসে ধনাত্মক চার্জের সংখ্যা বৃদ্ধি পায়। ফলে সর্ববহিঃস্থ শক্তিস্তরের ইলেকট্রনের উপর নিউক্লিয়াসে আকর্ষন বৃদ্ধি পায়। তখন পরমাণুর আকার হ্রাস পায় ফলে আয়নিকরণ বিভবের মান বৃদ্ধি পায়। প্রশ্নে N ও O একই পর্যায়ভুক্ত মৌল এবং N অপেক্ষা O এর আকার ছোট তাই N অপেক্ষা O এর আয়নিকরণ বিভব বেশি হৗওয়ার কথা কিন্তু
ইলেকট্রন বিন্যাস হতে দেখা যায় যে, N এর p অরবিটালে একটি করে ইলেকট্রন বিদ্যমান অর্থাৎ অরবিটালগুলো অর্ধপূর্ণ। ফলে ইলেকট্রন বিন্যাসটি স্থিতিশীল। তাই N পরমাণু থেকে একটি ইলেকট্রন অপসারণ করতে বেশি শক্তির দরকার । অন্যদিকে, অক্সিজেনের ইলেকট্রন বিন্যাসে একটি p অরবিটালে দুটি এবং অন্য দুটিতে একটি করে ইলেকট্রন আছে। ফলে এ ইলেকট্রনিক কাঠামো N এর মত স্থিতিশীল নয়। তাই O থেকে একটি ইলেকট্রন অপসারণ করতে N-এর চেয়ে কম শক্তি লাগবে । অতএব বলা যায়, N এর আয়নিকরণ বিভব O অপেক্ষা বেশি।
প্রশ্ন: Be এর আয়নিকরণ বিভব অপেক্ষা B এর আয়নিকরণ বিভব বেশি কেন ব্যাখ্যা করো?
উত্তর: একই পর্যায়ভুক্ত মৌলগুলোর বাম থেকে ডান দিকে যাওয়ার সাথে সাথে মৌলেরে পারমাণবিক সংখ্যা বা প্রোটন সংখ্যা অথাৎ নিউক্লিয়াসে ধনাত্মক চার্জের সংখ্যা বৃদ্ধি পায়। ফলে সর্ববহিঃস্থ শক্তিস্তরের ইলেকট্রনের উপর নিউক্লিয়াসে আকর্ষন বৃদ্ধি পায়। তখন পরমাণুর আকার হ্রাস পায় ফলে আয়নিকরণ বিভবের মান বৃদ্ধি পায়। প্রশ্নে Be ও B একই পর্যায়ভুক্ত মৌল এবং Be অপেক্ষা B এর আকার ছোট তাই Be অপেক্ষা B এর আয়নিকরণ বিভব বেশি হৗওয়ার কথা কিন্তু
ইলেকট্রন বিন্যাস হতে দেখা যায় যে, N এর p অরবিটালে একটি করে ইলেকট্রন বিদ্যমান অর্থাৎ অরবিটালগুলো অর্ধপূর্ণ। ফলে ইলেকট্রন বিন্যাসটি স্থিতিশীল। তাই N পরমাণু থেকে একটি ইলেকট্রন অপসারণ করতে বেশি শক্তির দরকার । অন্যদিকে, অক্সিজেনের ইলেকট্রন বিন্যাসে একটি p অরবিটালে দুটি এবং অন্য দুটিতে একটি করে ইলেকট্রন আছে। ফলে এ ইলেকট্রনিক কাঠামো N এর মত স্থিতিশীল নয়। তাই O থেকে একটি ইলেকট্রন অপসারণ করতে N-এর চেয়ে কম শক্তি লাগবে । অতএব বলা যায়, N এর আয়নিকরণ বিভব O অপেক্ষা বেশি।
প্রশ্ন: Mg এর আয়নিকরণ বিভব অপেক্ষা Al এর আয়নিকরণ বিভব বেশি কেন ব্যাখ্যা করো?
উত্তর: একই পর্যায়ভুক্ত মৌলগুলোর বাম থেকে ডান দিকে যাওয়ার সাথে সাথে মৌলেরে পারমাণবিক সংখ্যা বা প্রোটন সংখ্যা অথাৎ নিউক্লিয়াসে ধনাত্মক চার্জের সংখ্যা বৃদ্ধি পায়। ফলে সর্ববহিঃস্থ শক্তিস্তরের ইলেকট্রনের উপর নিউক্লিয়াসে আকর্ষন বৃদ্ধি পায়। তখন পরমাণুর আকার হ্রাস পায় ফলে আয়নিকরণ বিভবের মান বৃদ্ধি পায়। প্রশ্নে Mg ও Al একই পর্যায়ভুক্ত মৌল এবং Mg অপেক্ষা Al এর আকার ছোট তাই Mg অপেক্ষা Mg ও Al এর আয়নিকরণ বিভব বেশি হৗওয়ার কথা কিন্তু
ইলেকট্রন বিন্যাস হতে দেখা যায় যে, P এর p অরবিটালে একটি করে ইলেকট্রন বিদ্যমান অর্থাৎ অরবিটালগুলো অর্ধপূর্ণ। ফলে ইলেকট্রন বিন্যাসটি স্থিতিশীল। তাই P পরমাণু থেকে একটি ইলেকট্রন অপসারণ করতে বেশি শক্তির দরকার । অন্যদিকে, S ইলেকট্রন বিন্যাসে একটি p অরবিটালে দুটি এবং অন্য দুটিতে একটি করে ইলেকট্রন আছে। ফলে এ ইলেকট্রনিক কাঠামো S এর মত স্থিতিশীল নয়। তাই S থেকে একটি ইলেকট্রন অপসারণ করতে P-এর চেয়ে কম শক্তি লাগবে । অতএব বলা যায়, P এর আয়নিকরণ বিভব S অপেক্ষা বেশি।
