¿Qué causa que el vanadio tenga una energía de ionización más baja que el titanio?

Se reduce a la cantidad de electrones no apareados para esto.

La energía de ionización es una función de dos cosas principales:
1: carga efectiva y distancia (es decir, cuánta carga “ven” los electrones más externos del núcleo, y qué tan lejos están del núcleo). La carga creciente es la razón por la cual la energía de ionización generalmente aumenta a medida que se mueve hacia la derecha en la tabla periódica. Los elementos que se encuentran más abajo en la tabla periódica tendrán la mayoría de los electrones externos más alejados, y los electrones de valencia interna “filtrarán” la carga del núcleo, haciendo que los electrones externos sientan menos carga para retenerlos. Esta es la razón por la que, en general, ir hacia arriba en la tabla periódica produce mayores energías de ionización.
2: estabilidad de la configuración electrónica.
Hay un montón de reglas sobre la estabilidad de las configuraciones de electrones. Con todo, se trata de minimizar la energía potencial de las fuerzas eléctricas y magnéticas de los otros electrones.

Puede resolver esto usando las reglas usadas con el principio de Aufbau, específicamente la regla de Hund de multiplicidad máxima: cuantos más electrones no tiene pares, más estable es (y, por lo tanto, mayor es la energía de ionización).

El manganeso maximiza el número de electrones no apareados y, por lo tanto, tendrá una alta energía de ionización en comparación con otros a su alrededor. A medida que agrega más electrones, los empareja, lo que disminuye el giro total y reduce la estabilidad de la configuración de electrones, lo que reduce la energía de ionización hasta que la carga nuclear total se convierta nuevamente en el factor dominante (después de Nickel, la tendencia de carga se reanuda) .

El gráfico muestra un ligero aumento a medida que avanza en el período 3 como era de esperar debido al aumento de la carga nuclear, pero sí, puede ver una ligera caída entre Ti y V:

Estoy de acuerdo con Brian Pimentel en que el blindaje de la carga nuclear debe ser la causa.

El níquel tiene un número atómico de 28 y dos configuraciones electrónicas posibles: [Ar] 3d8 4s2 y [Ar] 3d9 4s1, ambas tienen aproximadamente las mismas energías. Sin embargo, el segundo estado tiene una energía marginalmente menor que el primero. Entonces, con toda probabilidad, ese podría ser el estado de existencia del átomo de Ni. Ahora, hablando del átomo de cobalto, con el número atómico 27, [Ar] 3d7 4s2, se hace bastante evidente que la energía requerida para eliminar el solo electrón del orbital 4s en Ni es menor que la requerida para eliminar un electrón de la totalidad orbital 4s lleno en Co. Por lo tanto, esta anaomalía. Pero, este fenómeno es bastante raro, y el níquel rara vez existe como un ion monovalente. Y esa podría ser una razón para aceptar una configuración electrónica de 3d8 4s2 para el átomo de Ni.

Los primeros 4 potenciales de ionización de Ti y Va son:
Ti 658 1309 2650 4174 kj / mol
Va 650 1414 2830 4500 kj / mol
El único valor “extraño” es el primero. Los otros 3 potenciales son los esperados, por lo que el problema radica en el primer valor potencial … ¡pero no es esa diferencia!
Sin embargo, debe explicarse. Lo intentaré en un rato …