Energía de ionización
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- Describir la importancia y tendencia periódica de la energía de ionización
La energía de ionización es la energía necesaria para eliminar un electrón de un átomo o ion. A diferencia de los radios atómicos, podemos y hacemos medir las energías de ionización en la fase gaseosa, cuando el átomo o ion no interactúa con nada más. La primera energía de ionización, IE 1, es la energía de esta reacción
\[A(g) \rightarrow A^{+}(g)+e^{-}(g)\]
La segunda energía de ionización, IE 2, es la energía de
\[A^{+}(g) \rightarrow A^{2+}(g) + e^{-}(g)\]
También se puede medir tercero, cuarto, etc. Todos estos suponen que el electrón de mayor energía es derribado. Si estás eliminando electrones centrales, los escribirías así: IE 1s, para mostrar de qué orbital proviene el electrón.
¿Cómo se mide la energía de ionización?
Generalmente haces esto brillando fotones de alta energía sobre el material que quieres estudiar. Los rayos UV ionizarán los electrones de valencia y los rayos X pueden ionizar los electrones centrales. Se puede variar la longitud de onda de los fotones, y también medir la energía cinética de los electrones que se desprenden, para ver cuál es la energía de unión (energía orbital) para cada electrón. También puedes medir la energía de ionización de las moléculas, lo cual es muy interesante porque te puede decir cómo cambian las energías orbitales a causa de la unión.
¿Por qué importa?
La energía de ionización nos dice cuán probable es que un átomo forme un catión, y si es así, qué carga. En general, nos dice qué tan apretado está ligado el electrón, qué tan estable es. Puede decirnos las energías de los orbitales reales, los efectos que los electrones tienen entre sí, y ayudarnos a predecir la reactividad y las propiedades de las moléculas. (¡Hablaremos más de esto cuando lleguemos a la vinculación!)
Predicción de Energías Relativas de Ionización
La energía de ionización depende de la energía orbital, que depende del tipo de carga orbital y nuclear efectiva. Así, sigue patrones predecibles en la tabla periódica. A medida que bajes, n aumenta, y la energía de la órbita aumenta. Eso significa que el orbital es menos estable, por lo que es más fácil sacar el electrón, por lo que la energía de ionización disminuye. (Los electrones estables y unidos tienen energías negativas; los electrones que no están en un átomo tienen energía 0.) A medida que recorres la tabla periódica, generalmente el tipo de orbital es el mismo, y la carga nuclear efectiva aumenta, haciendo que el orbital sea más estable, por lo que la energía de ionización aumenta. Pero cuando cambias subconchas, la energía de ionización podría aumentar menos, porque la nueva subcapa es menos estable. Además, recuerden la regla de Hund: los electrones son más estables cuando no comparten el mismo orbital. Entonces, si hay que poner un nuevo electrón en un orbital ocupado, eso también hace que la energía de ionización aumente menos.
Puedes predecir cualquier IE relativo con solo pensar en cuán grandes son las fuerzas de Coulomb. N más grande, significa mayor distancia, fuerza más débil. Eliminar un electrón de un átomo neutro es más fácil que eliminar un electrón de un catión, debido a la carga. También considere la carga nuclear efectiva y las repulsiones electrón-electrones (especialmente en el mismo orbital). En resumen, la mayoría IE aumenta hacia arriba y hacia la derecha, debido a los bajos proyectiles y la alta carga nuclear efectiva.
¡Mira IE por ti mismo!
Ir a la página de energía de ionización de Ptable. Puedes mirar primero, segundo, tercero, etc. Ver la tendencia general (más grande arriba y derecha), y también notar algunas excepciones a medida que cambias bloques (s-block o d-block a p-block).
Enlaces externos
Colaboradores y Atribuciones
Emily V Eames (City College of San Francisco)