Energi Ionisasi: Contoh, Sifat, Rumus, Faktor yang Memengaruhi

tirto.id - Energi ionisasi termasuk salah satu sifat periodik unsur. Dalam ilmu fisika, energi ionisasi disebut juga potensial ionisasi.

Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron terluar dari suatu atom atau ion dalam fase gas. Dalam definisi yang lebih mendetail, energi ionisasi adalah jumlah energi yang diperlukan untuk menghilangkan elektron yang paling longgar terikat (elektron valensi) dari atom gas yang terisolasi untuk membentuk kation (ion yang bermuatan positif).

Besar dan kecilnya energi ionisasi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari suatu atom gas akan ditentukan oleh jarak antara inti dan kulit atom. Jika suatu atom memiliki jarak kulit dan inti yang jauh, energi ionisasi yang diperlukan semakin sedikit. Sebaliknya, diperlukan energi lebih besar untuk atom yang jarak inti dan kulitnya berdekatan.

Apa satuan energi ionisasi? Dalam SI, satuan energi ionisasi ialah elektron volt (eV), atau kilojoule per moule (kJ/mol).

Contoh Energi Ionisasi

Contoh energi ionisasi salah satunya dapat dilihat di dalam peristiwa pelepasan elektron (e-) pada natrium (Na) sebagai berikut:

Tingkat Ionisasi Pertama (IE1):

Na(g) → Na+(g) + e-

IE1 = 496 kJ/mol

Tingkat Ionisasi Kedua (IE2):

Na+(g) → Na2+(g) + e

IE2 = 4560 kJ/mol

Tingkat Ionisasi Ketiga (IE3):

Na2+(g) → Na3+(g) + e

IE3 = 6913 kJ/mol

Selain natrium, terdapat banyak unsur lain yang memerlukan energi ionisasi. Unsur-unsur alkali memiliki energi ionisasi terendah. Di sisi lain, unsur gas mulia membutuhkan energi ionisasi terbesar. Helium adalah energi ionisasi terbesar dari unsur gas mulia.

Berikut ini tabel contoh unsur-unsur di ionisasi tingkat pertama:

Nomor Atom	Nama	Ionisasi tingkat pertama dalam Elektron volt (eV) atau kilojoule per mole (kJ/mol)
2	helium	24,59 atau 2372,3
10	neon	21.56 atau 2080.7
9	fluor	17.42 atau 1681.0
18	argon	15.76 atau 1520.6
7	nitrogen	14.53 atau 1402.3
36	kripton	14 atau 1350.8
8	oksigen	13.62 atau 1313.9
17	klorin	12,97 atau 1250,3
54	xenon	12.13 atau 1170.4
6	karbon	11.26 atau 1086.5

Adapun sejumlah contoh energi ionisasi adalah sebagai berikut:

1. Energi ionisasi atom Hidrogen (H) 13,6 eV [maksudnya sebesar 13,6 elektron volt energi dibutuhkan untuk melepaskan elektron terluar dari atom hidrogen]
2. Energi ionisasi atom Helium (He) 24,59 eV
3. Energi ionisasi atom Boron (B) 8,3 eV
4. Energi ionisasi atom Karbon (C) 11,26 eV
5. Energi ionisasi atom Nitrogen (N) 14,53 eV
6. Energi ionisasi atom Oksigen (O) 13,62 eV
7. Energi ionisasi atom Natrium (Na) 5,14 eV
8. Energi ionisasi atom Aluminium (Al) 5,99 eV
9. Energi ionisasi atom Klorin (Cl) 12,97 eV
10. Energi ionisasi atom Kalsium (Ca) 6,11 eV

Sifat Energi Ionisasi

Bagaimanakah sifat energi ionisasi? Sifat energi ionisasi ditentukan berdasarkan unsur yang segolongan dan seperiode. Di unsur-unsur yang segolongan, energi ionisasi semakin ke bawah akan mengecil. Sebab, elektron terluar semakin jauh dari inti dan mudah untuk dilepaskan.

Elektron valensi akan naik sejalan dengan meningkatnya nomor atom karena muatan dari inti atom naik. Hal tersebut juga diimbangi bertambahnya fungsi perisai elektron.

Selain itu, jari-jari atom juga bertambah secara drastis dengan penambahan kulit elektron utama. Dengan begitu, energi ionisasi menurun karena nomor atom yang bertambah.

Di sisi lain, di unsur-unsur yang seperiode, energi ionisasi semakin ke kanan bertambah besar. Sebab, gaya tarik inti pada unsur seperiode ke kanan semakin kuat.

Unsur-unsur dalam satu tabel periode memiliki kecenderungan berupa nomor muatan suatu unsur bertambah terus-menerus sebesar 0.65 di setiap elektron yang ditambahkan.

Akibatnya jari-jari atom semakin pendek, sehingga elektron terluar sukar bisa dilepaskan. Selain itu, diperlukan energi ionisasi yang besar untuk melepaskan suatu elektron.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Energi Ionisasi

Terdapat beberapa faktor yang dapat memengaruhi energi ionisasi. Berikut faktor-faktor yang memengaruhi energi ionisasi:

1. Muatan inti

Jumlah proton atau muatan inti atom memengaruhi daya tarik pada kulit atom. Semakin banyak muatan inti atom, daya tarik yang ditimbulkan semakin besar kepada elektron-elektron di kulit atom. Akibatnya, elektron akan lebih sulit dilepaskan, dan membutuhkan energi ionisasi yang besar.

2. Jarak elektron dari inti atom

Jarak elektron dari inti atom menentukan energi ionisasi yang dibutuhkan. Semakin dekat jaraknya, diperlukan energi ionisasi yang lebih besar. Hal itu berlaku sebaliknya untuk jarak elektron yang jauh dari inti atom.

3. Jumlah elektron di antara inti atom dan kulit terluar

Energi proton akan diserap elektron-elektron di inti dan kulit terluar. Berbeda dengan inti atom, kulit terluar hanya mendapatkan tarikan kecil dari energi proton. Hal tersebut akan memengaruhi besar atau kecilnya energi ionisasi yang diperlukan.

Cara Menghitung Energi Ionisasi

Cara menentukan energi ionisasi dapat dilakukan menggunakan Model Atom Bohr. Model tersebut akan memprediksi beberapa jalur bagi elektron pada saat mengelilingi inti yang mengandung proton dan neutron.

Rumus energi ionisasi dengan model Bohr dapat dituliskan sebagai berikut:

En = - 2π² Me⁴/4πϵ₀ Z²/N²

Rumus di atas bisa ditulis ulang menjadi seperti berikut:

En = - R x N² / Z²

En = - 13,6 x N² / Z² eV : Atom

Keterangan:

• m: massa satu elektron
• e: pada satu elektron
• h: konstanta Planck
• Z: nomor atom
• n: orbit tempat elektron dikeluarkan

Perbedaan Energi Ionisasi dan Keelektronegatifan

Perbedaan antara energi ionisasi dan keelektronegatifan yang utama terletak pada fokus kajian. Elektronegativitas menjelaskan daya tarik elektron, sedangkan energi ionisasi mengacu pada pelepasan elektron dari atom.

Perbedaan energi ionisasi dan keelektronegatifan yang lebih terperinci sebagai berikut:

	Elektronegativitas	Energi Ionisasi
Definisi	Elektronegativitas adalah kecenderungan atom untuk menarik elektron dalam suatu ikatan ke arahnya	Energi ionisasi adalah energi yang harus diberikan kepada atom netral untuk melepaskan elektron darinya
Kategori	Nilai yang diberikan untuk mengevaluasi kecenderungan menarik elektron	Nilai dalam satuan SI yang memberikan jumlah energi yang dibutuhkan
Berkaitan dengan Elektron	Daya tarik elektron	Penghapusan elektron
Kecenderungan	Kiri ke kanan pada periode, elektronegativitas meningkat, dan dari atas ke bawah pada kelompok elektronegativitas menurun	Energi ionisasi meningkat dari kiri ke kanan secara berurutan dan dari bawah ke atas dalam kolom tabel periodik, tetapi terkadang, atom-atom mendapatkan konfigurasi elektron yang stabil dan energi ionisasi cenderung melonjak ke nilai yang lebih tinggi