Om een atoom te ioniseren, moet een elektron volledig losgemaakt worden van het atoom. De energie die hiervoor nodig is, noemen we de ionisatie-energie. Deze energie is niet voor elk atoom hetzelfde; het hangt af van het specifieke atoom en het elektron dat je wilt losmaken.
Wanneer een elektron volledig losraakt van een atoom, betekent dit dat het naar een oneindig ver gelegen energieniveau gaat. Dit niveau wordt aangeduid met n=∞. Op dit niveau heeft het elektron geen binding meer met de kern en is de energie 0 eV (elektronvolt). Dit komt doordat er geen aantrekkingskracht meer is tussen het positieve proton in de kern en het negatieve elektron. De ionisatie-energie is het verschil tussen de energie van het elektron in zijn oorspronkelijke toestand en de energie op n=∞.
Voor een waterstofatoom in de grondtoestand (n=1) is de ionisatie-energie precies 13,6 eV. Dit is de energie die nodig is om het elektron van de grondtoestand (E1=−13,6 eV) volledig los te maken, naar n=∞ waar de energie 0 eV is. Deze waarde kun je terugvinden in Binas tabel 21C. Houd er rekening mee dat deze waarde specifiek is voor waterstof; voor andere atomen zal de ionisatie-energie anders zijn.
Om de benodigde golflengte (λ) te berekenen, gebruik je de relatie tussen energie (E) en golflengte:
E=λh⋅c
Waarbij:
- E de energie is in Joule (J).
- h de constante van Planck is (6,626×10−34 J·s).
- c de lichtsnelheid is (2,998×108 m/s).
- λ de golflengte is in meters (m).
Voordat je deze formule kunt gebruiken, moet je de ionisatie-energie omrekenen van elektronvolt (eV) naar Joule (J). Eén elektronvolt (eV) is gelijk aan 1,602×10−19 Joule (J). Dit kun je vinden in Binas tabel 5.
Voorbeeld voor waterstof:
-
Zet de ionisatie-energie om naar Joule:
E=13,6 eV×1,602×10−19 J/eV=2,17872×10−18 J
-
Bereken de golflengte:
Herschik de formule om λ te vinden: λ=Eh⋅c
λ=2,17872×10−18 J(6,626×10−34 J\cdots)⋅(2,998×108 m/s)
λ≈9,11×10−8 m
De benodigde golflengte om een waterstofatoom te ioniseren is dus ongeveer 9,11×10−8 meter, wat overeenkomt met ultraviolet licht.
Natuurkunde
Scheikunde