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Definição e tendência da energia de ionização

Definição e tendência da energia de ionização


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Energia de ionização é a energia necessária para remover um elétron de um átomo ou íon gasoso. A primeira ou inicial energia de ionização ou EEu de um átomo ou molécula é a energia necessária para remover um mol de elétrons de um mol de átomos ou íons gasosos isolados.

Você pode pensar na energia de ionização como uma medida da dificuldade de remover o elétron ou da força pela qual um elétron está ligado. Quanto maior a energia de ionização, mais difícil é remover um elétron. Portanto, a energia de ionização está no indicador de reatividade. A energia de ionização é importante porque pode ser usada para ajudar a prever a força das ligações químicas.

Também conhecido como: potencial de ionização, IE, IP, ΔH °

Unidades: A energia de ionização é relatada em unidades de quilojoule por mole (kJ / mol) ou volts de elétron (eV).

Tendência de energia de ionização na tabela periódica

A ionização, juntamente com o raio atômico e iônico, a eletronegatividade, a afinidade eletrônica e a metalicidade, segue uma tendência na tabela periódica de elementos.

  • A energia de ionização geralmente aumenta o movimento da esquerda para a direita durante um período do elemento (linha). Isso ocorre porque o raio atômico geralmente diminui a movimentação ao longo de um período, portanto há uma atração efetiva maior entre os elétrons carregados negativamente e o núcleo carregado positivamente. A ionização está no seu valor mínimo para o metal alcalino no lado esquerdo da mesa e o máximo para o gás nobre no lado direito de um período. O gás nobre possui uma camada de valência preenchida e, portanto, resiste à remoção de elétrons.
  • A ionização diminui a movimentação de cima para baixo em um grupo de elementos (coluna). Isso ocorre porque o número quântico principal do elétron mais externo aumenta a descida de um grupo. Existem mais prótons nos átomos se movendo para baixo de um grupo (maior carga positiva), mas o efeito é puxar as camadas de elétrons, tornando-as menores e separando os elétrons externos da força atrativa do núcleo. Mais invólucros de elétrons são adicionados movendo-se para baixo de um grupo, de modo que o elétron mais externo fica cada vez mais distante do núcleo.

Primeiras, segundas e subsequentes energias de ionização

A energia necessária para remover o elétron da valência mais externa de um átomo neutro é a primeira energia de ionização. A segunda energia de ionização é a necessária para remover o próximo elétron, e assim por diante. A segunda energia de ionização é sempre maior que a primeira energia de ionização. Tome, por exemplo, um átomo de metal alcalino. A remoção do primeiro elétron é relativamente fácil, porque sua perda dá ao átomo uma camada estável de elétrons. A remoção do segundo elétron envolve uma nova camada de elétrons que está mais próxima e mais fortemente ligada ao núcleo atômico.

A primeira energia de ionização do hidrogênio pode ser representada pela seguinte equação:

H (g) → H+(g) + e-

ΔH° = -1312,0 kJ / mol

Exceções à tendência da energia de ionização

Se você observar um gráfico das primeiras energias de ionização, duas exceções à tendência serão facilmente aparentes. A primeira energia de ionização do boro é menor que a do berílio e a primeira energia de ionização do oxigênio é menor que a do nitrogênio.

O motivo da discrepância se deve à configuração eletrônica desses elementos e à regra de Hund. Para o berílio, o primeiro elétron potencial de ionização vem do 2s orbital, embora a ionização do boro envolva 2p elétron. Para nitrogênio e oxigênio, o elétron vem do 2p orbital, mas a rotação é a mesma para todos os 2p elétrons de nitrogênio, enquanto houver um conjunto de elétrons emparelhados em um dos 2p orbitais de oxigênio.

Pontos chave

  • Energia de ionização é a energia mínima necessária para remover um elétron de um átomo ou íon na fase gasosa.
  • As unidades mais comuns de energia de ionização são quilojoules por mole (kJ / M) ou volts de elétron (eV).
  • A energia de ionização exibe periodicidade na tabela periódica.
  • A tendência geral é que a energia de ionização aumente o movimento da esquerda para a direita ao longo de um período do elemento. Movendo-se da esquerda para a direita ao longo de um período, o raio atômico diminui, para que os elétrons sejam mais atraídos pelo núcleo (mais próximo).
  • A tendência geral é que a energia de ionização diminua a movimentação de cima para baixo em um grupo de tabelas periódicas. Movendo-se para baixo de um grupo, uma valência é adicionada. Os elétrons mais externos estão mais distantes do núcleo de carga positiva, portanto são mais fáceis de remover.

Referências

  • F. Albert Cotton e Geoffrey Wilkinson, Química Inorgânica Avançada (5ª ed., John Wiley 1988) p.1381.
  • Lang, Peter F.; Smith, Barry C. "Energias de ionização de átomos e íons atômicos". Journal of Chemical Education. 80 (8).


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