Definición de energía de ionización y tendencia

La energía de ionización es la energía requerida para eliminar un electrón de un átomo o ion gaseoso. La primera o inicial energía de ionización o E_yo de un átomo o molécula es la energía requerida para eliminar un mol de electrones de un mol de átomos o iones gaseosos aislados.

Puede pensar en la energía de ionización como una medida de la dificultad de eliminar un electrón o la fuerza con la que se une un electrón. Cuanto mayor es la energía de ionización, más difícil es eliminar un electrón. Por lo tanto, la energía de ionización es un indicador de reactividad. La energía de ionización es importante porque puede usarse para ayudar a predecir la fuerza de los enlaces químicos.

También conocido como: potencial de ionización, IE, IP, ΔH °

Unidades: La energía de ionización se informa en unidades de kilojulio por mol (kJ / mol) o voltios de electrones (eV).

Tendencia de energía de ionización en la tabla periódica

La ionización, junto con el radio atómico e iónico, la electronegatividad, la afinidad electrónica y la metalicidad, siguen una tendencia en la tabla periódica de elementos..

• La energía de ionización generalmente aumenta el movimiento de izquierda a derecha a través de un período de elemento (fila). Esto se debe a que el radio atómico generalmente disminuye al moverse a través de un período, por lo que hay una mayor atracción efectiva entre los electrones cargados negativamente y el núcleo cargado positivamente. La ionización está en su valor mínimo para el metal alcalino en el lado izquierdo de la mesa y un máximo para el gas noble en el extremo derecho de un período. El gas noble tiene una capa de valencia llena, por lo que resiste la eliminación de electrones..
• La ionización disminuye moviendo de arriba abajo un grupo de elementos (columna). Esto se debe a que el número cuántico principal del electrón más externo aumenta al descender un grupo. Hay más protones en los átomos que se mueven hacia abajo en un grupo (mayor carga positiva), pero el efecto es atraer las capas de electrones, haciéndolos más pequeños y protegiendo los electrones externos de la fuerza atractiva del núcleo. Se agregan más capas de electrones bajando un grupo, por lo que el electrón más externo se distancia cada vez más del núcleo.

Primero, segundo y subsecuentes energías de ionización

La energía requerida para eliminar el electrón de valencia más externo de un átomo neutro es la primera energía de ionización. La segunda energía de ionización es la requerida para eliminar el siguiente electrón, y así sucesivamente. La segunda energía de ionización es siempre más alta que la primera energía de ionización. Tomemos, por ejemplo, un átomo de metal alcalino. Eliminar el primer electrón es relativamente fácil porque su pérdida le da al átomo una capa de electrones estable. La eliminación del segundo electrón implica una nueva capa de electrones que está más cerca y más unida al núcleo atómico..

La primera energía de ionización del hidrógeno puede representarse mediante la siguiente ecuación:

H (sol) → H⁺(sol) + e^-

ΔH° = -1312.0 kJ / mol

Excepciones a la tendencia de energía de ionización

Si observa un cuadro de las primeras energías de ionización, dos excepciones a la tendencia son evidentes. La primera energía de ionización del boro es menor que la del berilio y la primera energía de ionización del oxígeno es menor que la del nitrógeno..

La razón de la discrepancia se debe a la configuración electrónica de estos elementos y a la regla de Hund. Para el berilio, el primer electrón potencial de ionización proviene del 2s orbital, aunque la ionización del boro implica un 2pag electrón. Tanto para el nitrógeno como para el oxígeno, el electrón proviene de los 2pag orbital, pero el giro es el mismo para los 2pag electrones de nitrógeno, mientras que hay un conjunto de electrones emparejados en uno de los 2pag orbitales de oxígeno.

Puntos clave

• La energía de ionización es la energía mínima requerida para eliminar un electrón de un átomo o ion en la fase gaseosa..
• Las unidades más comunes de energía de ionización son kilojulios por mol (kJ / M) o voltios de electrones (eV).
• La energía de ionización exhibe periodicidad en la tabla periódica.
• La tendencia general es que la energía de ionización aumente el movimiento de izquierda a derecha a través de un período de elemento. Moviéndose de izquierda a derecha a lo largo de un período, el radio atómico disminuye, por lo que los electrones se sienten más atraídos por el núcleo (más cercano).
• La tendencia general es que la energía de ionización disminuya moviéndose de arriba hacia abajo en un grupo de tablas periódicas. Bajando un grupo, se agrega un caparazón de valencia. Los electrones más externos están más lejos del núcleo con carga positiva, por lo que son más fáciles de eliminar..

Referencias

• F. Albert Cotton y Geoffrey Wilkinson, Química Inorgánica Avanzada (5ª ed., John Wiley 1988) p.1381.
• Lang, Peter F .; Smith, Barry C. "Energías de ionización de átomos e iones atómicos". Jrevista de educación química. 80 (8).