Почему первая энергия ионизации меньше для калия, а вторая для аргона?

Вопрос: Почему первая энергия ионизации меньше для атома калия \( (I_1^{Ar} > I_1^K) \), а вторая меньше для атома аргона \( (I_2^{Ar} < I_2^K) \)? Ответ: Для объяснения этого явления необходимо рассмотреть электронные конфигурации атомов и ионов. 1. Первая энергия ионизации \( (I_1) \): Электронная конфигурация аргона \( (Z=18) \): \[ Ar: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 \] У аргона полностью завершенный внешний электронный слой (октет), что соответствует состоянию благородного газа. Такая структура обладает максимальной устойчивостью, поэтому оторвать электрон от атома аргона крайне трудно. Электронная конфигурация калия \( (Z=19) \): \[ K: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1 \] У калия на внешнем слое находится всего один электрон, который сильно удален от ядра и экранирован внутренними электронами. Атому калия энергетически выгодно отдать этот электрон, чтобы приобрести устойчивую конфигурацию благородного газа (аргона). Поэтому \( I_1^K \) значительно меньше, чем \( I_1^{Ar} \). 2. Вторая энергия ионизации \( (I_2) \): Вторая энергия ионизации — это энергия, необходимая для отрыва электрона от уже образовавшегося иона с зарядом +1. Конфигурация иона аргона \( Ar^+ \): \[ Ar^+: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5 \] Этот ион имеет незавершенный внешний слой. Хотя оторвать второй электрон сложнее, чем первый (из-за возросшего положительного заряда ядра относительно числа электронов), это все еще происходит в пределах третьего энергетического уровня. Конфигурация иона калия \( K^+ \): \[ K^+: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 \] Ион калия \( K^+ \) изоэлектронен аргону. Он имеет завершенную, очень устойчивую электронную оболочку. Чтобы оторвать второй электрон от калия, нужно разрушить эту устойчивую структуру и забрать электрон с уровня, который находится ближе к ядру (третий уровень вместо четвертого). Это требует колоссальных затрат энергии. Вывод: Первая энергия ионизации калия меньше, так как он легко отдает единственный валентный электрон. Вторая энергия ионизации калия становится намного больше, чем у аргона, так как приходится разрушать устойчивый электронный октет иона \( K^+ \).