La energía de ionización es la cantidad de energía que un átomo gaseoso aislado en el estado electrónico fundamental debe absorber para descargar un electrón, lo que resulta en un catión.
H (g) → H + (g) + e−
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su energía generalmente se expresa en kJ / mol, o la cantidad de energía necesaria para que todos los átomos de un lunar pierdan un electrón cada uno.
Cuando se considera un átomo inicialmente neutro, expulsar el primer electrón requerirá menos energía que expulsar el segundo, el segundo requerirá menos energía que el tercero, y así sucesivamente. Cada electrón sucesivo requiere más energía para ser liberado. Esto se debe a que después de que se pierde el primer electrón, la carga general del átomo se vuelve positiva y las fuerzas negativas del electrón se sentirán atraídas por la carga positiva del ion recién formado. Cuantos más electrones se pierdan, más positivo será este ion, más difícil será separar los electrones del átomo.
En general, cuanto más lejos esté un electrón del núcleo, más fácil será expulsarlo. En otras palabras, la energía de ionización es una función del radio atómico; cuanto mayor es el radio, menor es la cantidad de energía requerida para eliminar el electrón del orbital más externo. Por ejemplo, sería mucho más fácil quitar electrones del elemento más grande de Ca (calcio) que de uno donde los electrones se mantienen más apretados al núcleo, como Cl (cloro).
En una reacción química, comprender la energía de ionización es importante para comprender el comportamiento de si varios átomos forman enlaces covalentes o iónicos entre sí. Por ejemplo, la energía de ionización del sodio (metal alcalino) es 496KJ / mol (1) mientras que la primera energía de ionización del cloro es 1251.1 KJ / mol (2) . Debido a esta diferencia en su energía de ionización, cuando se combinan químicamente forman un enlace iónico. Los elementos que residen cerca uno del otro en la tabla periódica o elementos que no tienen mucha diferencia en la energía de ionización forman enlaces covalentes o covalentes polares. Por ejemplo, el carbono y el oxígeno producen CO2.
(Dióxido de carbono) residen cerca uno del otro en una tabla periódica; ellos, por lo tanto, forman un enlace covalente. El carbono y el cloro hacen CCl4
(Tetracloruro de carbono) otra molécula que está unida covalentemente.
Tabla periódica y tendencia de las energías de ionización
Como se describió anteriormente, las energías de ionización dependen de radio atómico Al ir de derecha a izquierda en la tabla periódica, el radio atómico aumenta y la energía de ionización aumenta de izquierda a derecha en los períodos y en los grupos. Se observan excepciones a esta tendencia para los metales alcalinotérreos (grupo 2) y los elementos del grupo nitrógeno (grupo 15). Típicamente, los elementos del grupo 2 tienen una energía de ionización mayor que los elementos del grupo 13 y los elementos del grupo 15 tienen una energía de ionización mayor que los elementos del grupo 16. Los grupos 2 y 15 tienen una configuración electrónica completa y media llena respectivamente, por lo tanto, requiere más energía para eliminar un electrón de orbitales completamente llenos que orbitales incompletos.
Los metales alcalinos (grupo IA) tienen pequeñas energías de ionización, especialmente en comparación con los halógenos o el grupo VII A ( ver diagrama 1) . Además del radio (distancia entre el núcleo y los electrones en el orbital más externo), la cantidad de electrones entre el núcleo y el (los) electrón (es) que está mirando en la capa más externa también tiene un efecto en la energía de ionización. Este efecto, donde los electrones externos no sienten la carga positiva completa del núcleo debido a las cargas negativas de los electrones internos que cancelan parcialmente la carga positiva, se llama blindaje. Cuantos más electrones protejan la capa externa de electrones del núcleo, menos energía se requiere para expulsar un electrón de dicho átomo. Cuanto mayor sea el efecto de blindaje, menor será la energía de ionización ( ver diagrama 2) . Es debido al efecto de protección que la energía de ionización disminuye de arriba a abajo dentro de un grupo. A partir de esta tendencia, se dice que el cesio tiene la energía de ionización más baja y que el flúor tiene la energía de ionización más alta (con la excepción del helio y el neón).
