Bir tanecikten elektron koparmak için gereken enerjiye iyonlaşma enerjisi denir. İyonlaşma enerjisi, elektronların çekirdek tarafından ne kadar güçlü çekildiğine bağlıdır. Bu çekim kuvveti ise temel olarak çekirdek yükü (proton sayısı) ve elektronların çekirdekten uzaklığı (kabuk sayısı) ile belirlenir.
Verilen taneciklerin proton ve elektron sayılarını inceleyelim:
- A) $_{10}$Ne: 10 proton, 10 elektron
- B) $_{13}$Al$^{3+}$: 13 proton, 10 elektron (13 - 3)
- C) $_{11}$Na$^{+}$: 11 proton, 10 elektron (11 - 1)
- D) $_{8}$O$^{2-}$: 8 proton, 10 elektron (8 + 2)
- E) $_{9}$F$^{-}$: 9 proton, 10 elektron (9 + 1)
Görüldüğü gibi, tüm taneciklerin elektron sayısı 10'dur ve hepsi Neon (Ne) ile izoelektroniktir (aynı elektron dizilimine sahiptirler: 1s²2s²2p⁶). İzoelektronik taneciklerde, elektronlar aynı enerji seviyelerinde bulunduğundan, iyonlaşma enerjisini belirleyen temel faktör çekirdek yüküdür (proton sayısı, Z).
Çekirdek yükü ne kadar büyükse, çekirdeğin elektronları çekme kuvveti o kadar fazla olur. Bu da elektronu koparmak için gereken enerjinin (iyonlaşma enerjisinin) artması anlamına gelir.
Taneciklerin proton sayılarını karşılaştıralım:
- O$^{2-}$: Z = 8
- F$^{-}$: Z = 9
- Ne: Z = 10
- Na$^{+}$: Z = 11
- Al$^{3+}$: Z = 13
En yüksek proton sayısına sahip olan tanecik $_{13}$Al$^{3+}$'tür (Z = 13). Bu nedenle, Al$^{3+}$ iyonunda çekirdek, 10 elektronu en güçlü şekilde çeker ve bir elektronu koparmak için en fazla enerjiye ihtiyaç duyulur.
Cevap B seçeneğidir.