Cómo averiguar si un átomo tiene una energía de ionización más pequeña o más grande que otro átomo, cuando ni reside en el mismo grupo ni período

No conozco ningún algoritmo integral que le permita comparar las primeras energías de ionización de dos elementos (en adelante, IE) sin consultar una tabla, pero tal vez hay algunas reglas generales que lo ayudarán.

Como probablemente sepa, el primer IE tiende a disminuir a medida que avanza una columna en la tabla periódica. Por ejemplo, esperaría que el carbono tenga el IE más alto de su familia, seguido de silicio, germanio, estaño y plomo. (Aún no se sabe nada sobre el IE del elemento 114, flerovium, pero podemos esperar razonablemente que sea incluso más bajo que el plomo).

Sin embargo, hay una tendencia dentro de una tendencia. La brecha entre los IE del segundo y tercer período es mucho mayor que cualquiera de las brechas posteriores. En otras palabras, la caída del IE entre el carbono y el silicio es bastante grande, pero la caída del IE entre el silicio y el germanio es significativamente menor, y la caída del germanio al estaño es aún menor.

Ahora, a medida que avanza de izquierda a derecha durante un período, IE generalmente aumenta (con algunas excepciones que no son relevantes aquí). Además, y particularmente en el bloque p, IE realiza saltos bastante grandes de un elemento al siguiente, del orden de cientos de kilojulios por mol.

Los dos elementos que seleccionó, silicio y arsénico, se encuentran en el tercer y cuarto período, respectivamente, con el arsénico a la derecha del silicio. Sin mirar los valores reales, apostaría que el aumento en el IE de izquierda a derecha supera la modesta disminución de arriba a abajo, y que el arsénico tiene el mayor IE.

(Si realmente hago trampa y busco los valores, veo que esto es correcto. El primer IE del silicio es 786.5 kJ / mol, mientras que el primer IE del arsénico es 947 kJ / mol).

Tenga en cuenta que este truco solo funciona porque Si y As están bastante cerca uno del otro en la tabla periódica. Sería difícil aplicar este razonamiento a elementos que estaban más de una fila o más de una columna separados entre sí.

Lo que realmente está preguntando es si existe alguna ecuación / fórmula mediante la cual pueda calcular la energía de ionización, y si desea una respuesta realmente buena, la respuesta es no. Dicho esto, he presentado una fórmula para la llamada constante de detección Z donde IP = Z ^ 2.R / n ^ 2, donde R es la energía del estado fundamental del átomo de hidrógeno. Esa ecuación es de la forma

Z = M + C + δ

Μ es una función simple de números cuánticos, y puedes evaluar eso con un lápiz y papel. C es constante para el grupo, o configuración electrónica, y se aproxima a la fracción de espacio del que otros electrones excluyen el orbital. Por lo tanto, si solo hay uno de estos electrones, C = 0, y eso ocurre para el grupo Li y el grupo boro (aunque el boro no encaja bien, pero el resto sí). El problema es que C no es exactamente predecible, y hay claramente más interacciones angulares menores presentes. Finalmente, δ es un término que es “lo que queda”, o no se tiene en cuenta. El punto interesante de este término es que es máximo cerca del centro de los grupos periódicos (es decir, será más significativo para Si y As que para el grupo Li o los halógenos) y alterna entre más y menos dependiendo de si nr, el número de nodos radiales, es impar o par. Parecería ser algún tipo de término relacionado con la fase, y aunque generalmente es menor, es desconcertante, al menos para mí. Si está interesado, puede ver los resultados en. IJ Miller 1987. La cuantificación de la constante de detección. Aust J. Phys. 40 : 329-346, o, para una explicación más completa, en mi libro electrónico “Guidance Waves”.

Entonces, la respuesta a su pregunta es, si simplemente desea una estimación aproximada, sí, se puede calcular, pero si desea un cálculo más detallado, no tiene que buscar el documento para ver las desviaciones, en cuyo caso podría bien mira una mesa. Por otro lado, esto hace una gran diferencia en la facilidad de calcular las propiedades de enlace covalente porque, curiosamente, esas desviaciones del cálculo ideal no tienen un efecto significativo.

En primer lugar, identifique el elemento si es metálico o no metálico.

Si-

Es un metal: tendría menos energía de ionización ya que el metal tiene una carga nuclear débil, por lo que la atracción entre el núcleo y los electrones sería menor, por lo que se requeriría una cantidad de energía de ionización mucho menor para eliminar el electrón y otra razón es que la cantidad de valencia electrones en metal también es menor, por lo tanto, eliminar menos cantidad de electrones es una tarea fácil.

No es metal

El no metal nunca perdería electrones ya que la carga nuclear es mayor.

Por lo tanto, eliminar el electrón de un no metal es difícil y se requeriría más energía.

A veces necesitas las tablas ya que cosas como estas tienden a ser no lineales.