Energia di ionizzazione degli elementi

Il energia ionizzata, o potenziale di ionizzazione, è l'energia necessaria per rimuovere completamente un elettrone da un atomo o ione gassoso. Più un elettrone è vicino e strettamente legato al nucleo, più sarà difficile rimuoverlo e maggiore sarà la sua energia di ionizzazione.

Takeaway chiave: energia di ionizzazione

• L'energia di ionizzazione è la quantità di energia necessaria per rimuovere completamente un elettrone da un atomo gassoso.
• Generalmente, la prima energia di ionizzazione è inferiore a quella richiesta per rimuovere gli elettroni successivi. Ci sono eccezioni.
• L'energia di ionizzazione mostra una tendenza nella tavola periodica. L'energia di ionizzazione generalmente aumenta spostandosi da sinistra a destra attraverso un periodo o una riga e diminuisce spostandosi dall'alto verso il basso verso il basso di un gruppo o colonna di elementi.

Unità per l'energia di ionizzazione

L'energia di ionizzazione è misurata in elettronvolt (eV). A volte l'energia di ionizzazione molare è espressa, in J / mol.

Prima vs successiva energia di ionizzazione

La prima energia di ionizzazione è l'energia richiesta per rimuovere un elettrone dall'atomo genitore. La seconda energia di ionizzazione è l'energia richiesta per rimuovere un secondo elettrone di valenza dallo ione univalente per formare lo ione bivalente e così via. Le successive energie di ionizzazione aumentano. La seconda energia di ionizzazione è (quasi) sempre maggiore della prima energia di ionizzazione.

Ci sono un paio di eccezioni. La prima energia di ionizzazione del boro è inferiore a quella del berillio. La prima energia di ionizzazione dell'ossigeno è maggiore di quella dell'azoto. Il motivo delle eccezioni ha a che fare con le loro configurazioni elettroniche. Nel berillio, il primo elettrone proviene da un orbitale 2s, che può contenere due elettroni poiché è stabile con uno. Nel boro, il primo elettrone viene rimosso da un orbitale 2p, che è stabile quando contiene tre o sei elettroni.

Entrambi gli elettroni rimossi per ionizzare ossigeno e azoto provengono dall'orbitale 2p, ma un atomo di azoto ha tre elettroni nel suo orbitale (stabile), mentre un atomo di ossigeno ha 4 elettroni nell'orbitale 2p (meno stabile).

Tendenze energetiche di ionizzazione nella tavola periodica

Le energie di ionizzazione aumentano spostandosi da sinistra a destra per un periodo (diminuendo il raggio atomico). L'energia di ionizzazione diminuisce spostandosi verso il basso di un gruppo (aumentando il raggio atomico).

Gli elementi del gruppo I hanno basse energie di ionizzazione perché la perdita di un elettrone forma un ottetto stabile. Diventa più difficile rimuovere un elettrone quando il raggio atomico diminuisce perché gli elettroni sono generalmente più vicini al nucleo, che è anche caricato più positivamente. Il più alto valore di energia di ionizzazione in un periodo è quello del suo gas nobile.

Termini relativi all'energia di ionizzazione

La frase "energia di ionizzazione" viene usata quando si discute di atomi o molecole nella fase gassosa. Ci sono termini analoghi per altri sistemi.

Funzione di lavoro - La funzione di lavoro è l'energia minima necessaria per rimuovere un elettrone dalla superficie di un solido.

Energia di legame dell'elettrone - L'energia legante l'elettrone è un termine più generico per l'energia di ionizzazione di qualsiasi specie chimica. Viene spesso utilizzato per confrontare i valori di energia necessari per rimuovere gli elettroni da atomi neutri, ioni atomici e ioni poliatomici.

Energia di ionizzazione contro affinità elettronica

Un'altra tendenza osservata nella tavola periodica è affinità elettronica. L'affinità elettronica è una misura dell'energia rilasciata quando un atomo neutro nella fase gassosa guadagna un elettrone e forma uno ione caricato negativamente (anione). Mentre le energie di ionizzazione possono essere misurate con grande precisione, le affinità elettroniche non sono così facili da misurare. La tendenza a ottenere un elettrone aumenta spostandosi da sinistra a destra attraverso un periodo nella tabella periodica e diminuisce spostandosi dall'alto verso il basso verso il basso di un gruppo di elementi.

Le ragioni per cui l'affinità elettronica in genere diminuisce spostandosi verso il basso della tabella è perché ogni nuovo periodo aggiunge un nuovo orbitale elettronico. L'elettrone di valenza passa più tempo più lontano dal nucleo. Inoltre, mentre scorri verso il basso la tavola periodica, un atomo ha più elettroni. La repulsione tra gli elettroni rende più facile la rimozione di un elettrone o più difficile aggiungerne uno.

Le affinità elettroniche sono valori più piccoli delle energie di ionizzazione. Questo mette in prospettiva la tendenza dell'affinità elettronica che si muove attraverso un periodo. Piuttosto che un rilascio netto di energia quando si ottiene un elettrone, un atomo stabile come l'elio richiede effettivamente energia per forzare la ionizzazione. Un alogeno, come il fluoro, accetta prontamente un altro elettrone.