พลังงานไอออไนเซชัน (ionization energy) คือ พลังงานที่ใช้ในการดึงอิเล็กตรอนตัวแรกออกจากอะตอมหรือโมเลกุลที่อยู่ในสถานะก๊าซ กลายเป็นไอออนบวก
พลังงานไอออไนเซชันมีหน่วยเป็นจูลต่อโมล (kJ/mol) หรืออิเล็กตรอนโวลต์ (eV)
พลังงานไอออไนเซชันจะเพิ่มขึ้นตามลำดับจากธาตุที่อยู่ด้านซ้ายไปขวาในตารางธาตุ เนื่องจากอะตอมที่อยู่ด้านขวาจะมีจำนวนอิเล็กตรอนในวงโคจรชั้นนอกสุดมากขึ้น ส่งผลให้แรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนและนิวเคลียสมีมากขึ้น อิเล็กตรอนจึงหลุดออกได้ยากขึ้น
พลังงานไอออไนเซชันจะลดลงตามลำดับจากธาตุที่อยู่ด้านบนไปด้านล่างในตารางธาตุ เนื่องจากอะตอมที่อยู่ด้านบนจะมีจำนวนชั้นพลังงานมากขึ้น ส่งผลให้อิเล็กตรอนในวงโคจรชั้นนอกสุดอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น แรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนและนิวเคลียสจึงมีน้อยลง อิเล็กตรอนจึงหลุดออกได้ง่ายขึ้น
พลังงานไอออไนเซชันมีความสำคัญต่อสมบัติทางเคมีของธาตุ เนื่องจากพลังงานไอออไนเซชันที่ต่ำ แสดงว่าอะตอมสามารถสูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่าย ธาตุที่มีพลังงานไอออไนเซชันต่ำจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ง่าย
ตัวอย่างของการใช้พลังงานไอออไนเซชัน ได้แก่
- การวัดพลังงานไอออไนเซชันของธาตุต่างๆ เพื่อใช้ในการจำแนกธาตุ
- การคำนวณพลังงานที่จำเป็นในการเกิดปฏิกิริยาเคมี
- การอธิบายสมบัติทางเคมีของธาตุ
ประเภทของพลังงานไอออไนเซชัน
พลังงานไอออไนเซชันสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ ดังนี้
- พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 (IE1) คือ พลังงานที่ใช้ในการดึงอิเล็กตรอนตัวแรกออกจากอะตอมหรือโมเลกุลที่อยู่ในสถานะก๊าซ กลายเป็นไอออนบวก
- พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 2 (IE2) คือ พลังงานที่ใช้ในการดึงอิเล็กตรอนตัวที่สองออกจากอะตอมหรือโมเลกุลที่เป็นไอออนบวก ที่มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว
พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 2 จะมีค่าสูงกว่าพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 เสมอ เนื่องจากอิเล็กตรอนตัวแรกจะถูกดึงออกไปแล้ว อิเล็กตรอนตัวที่สองจึงจะถูกดึงออกไปจากอะตอมหรือโมเลกุลที่มีประจุบวก ทำให้แรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนและนิวเคลียสมีมากขึ้น
นอกจากนี้ พลังงานไอออไนเซชันยังสามารถแบ่งออกเป็นประเภทย่อยๆ ได้อีก ดังนี้
- พลังงานไอออไนเซชันของอะตอม (atomic ionization energy) คือ พลังงานที่ใช้ในการดึงอิเล็กตรอนตัวแรกออกจากอะตอมที่อยู่ในสถานะก๊าซ กลายเป็นไอออนบวก
- พลังงานไอออไนเซชันของโมเลกุล (molecular ionization energy) คือ พลังงานที่ใช้ในการดึงอิเล็กตรอนตัวแรกออกจากโมเลกุลที่อยู่ในสถานะก๊าซ กลายเป็นไอออนบวก
- พลังงานไอออไนเซชันของอะตอมอิสระ (free atom ionization energy) คือ พลังงานที่ใช้ในการดึงอิเล็กตรอนตัวแรกออกจากอะตอมอิสระที่อยู่ในสถานะก๊าซ กลายเป็นไอออนบวก
ประโยชน์ของพลังงานไอออไนเซชัน
พลังงานไอออไนเซชันมีประโยชน์ในหลายด้าน เช่น
- ใช้ในการจำแนกธาตุ
- ใช้ในการคำนวณพลังงานที่จำเป็นในการเกิดปฏิกิริยาเคมี
- ใช้ในการอธิบายสมบัติทางเคมีของธาตุ
นอกจากนี้ พลังงานไอออไนเซชันยังใช้ในการศึกษาโครงสร้างอะตอมและพันธะเคมีอีกด้วย