La energía es una cantidad física fascinante. Como las ecuaciones de movimiento no cambian con el tiempo, debe existir alguna propiedad del sistema que se conserve. Lo llamamos energía y si un sistema no depende explícitamente del tiempo (como, por ejemplo, un átomo aislado) podemos asignarle algo de energía. Ahora, curiosamente, la cantidad exacta de energía no es esencial. Resulta que podemos agregar cualquier constante a la energía potencial de un sistema y todavía se comportará exactamente de la misma manera. Esto significa que somos más o menos libres de elegir el punto cero de energía.
Cuando hablamos de átomos, estamos hablando de sistemas unidos. Hay una energía cinética de tres electrones por encima de la cual son libres de escapar de los efectos del núcleo y por debajo de la cual preducen niveles de energía discretos. Es natural identificar el cero de la escala de energía con este umbral. Esa es la razón por la cual los niveles de energía de los átomos / moléculas / materia condensada son negativos. El electrón en el estado fundamental de un átomo de hidrógeno tiene alrededor de -13,6 eV. Esto significa que se necesitan 13,6 eV para sacarlo del confinamiento del núcleo y liberarlo: esta es la energía de ionización, definida como la energía absorbida por un átomo para perder un electrón y convertirse en un ion positivo. ¡Así, la energía de ionización es siempre positiva, ya que cada electrón está unido y, por lo tanto, tiene energía negativa!
Lo que podría no ser positivo es la afinidad electrónica. Es una cantidad diferente, definida como la energía liberada cuando un átomo captura un electrón y se convierte en un ion negativo. Algunos átomos pueden preferir ganar otro electrón, liberan energía, por lo tanto, la afinidad es positiva (átomos que tienen una capa casi completa, especialmente cloro, flúor, etc.), pero a algunos no les gusta, consumen energía, por lo tanto, su afinidad es negativo (átomos que ya tienen una capa de valencia completa, especialmente gases nobles).
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