¿Qué es la Energía de Ionización?
La capacidad de un elemento para ceder sus electrones más externos para formar iones positivos se manifiesta en la cantidad de energía suministrada a sus átomos suficiente para extraer los electrones de ellos. Esta energía se conoce como Energía de Ionización. En términos simples, la Energía de Ionización es la energía suministrada a un átomo o molécula aislados para desalojar su electrón de valencia más débilmente unido y formar un ion positivo. Su unidad es electronvoltio eV o kJ/mol y se mide en un tubo de descarga eléctrica en el que un electrón en rápido movimiento colisiona con un elemento gaseoso para expulsar uno de sus electrones. Cuanto menor sea la Energía de Ionización (EI), mejor será la capacidad para formar cationes.
Esto se puede explicar con el modelo atómico de Bohr, en el que se considera un átomo similar al hidrógeno en el que un electrón gira alrededor de un núcleo cargado positivamente debido a la fuerza de atracción columbiana y el electrón solo puede tener niveles de energía fijos o cuantizados. La energía de un electrón en el modelo de Bohr está cuantizada y se da a continuación :
Donde, Z es el número atómico y n es el número cuántico principal donde n es un entero. Para un átomo de hidrógeno, la Energía de Ionización es 13.6eV.
La Energía de Ionización (eV) es la energía necesaria para llevar el electrón desde n = 1 (estado fundamental o estado más estable) hasta el infinito. Por lo tanto, tomando 0 (eV) como referencia en el infinito, la Energía de Ionización se puede escribir como :
El concepto de Energía de Ionización respalda la evidencia del modelo atómico de Bohr de que el electrón puede girar alrededor del núcleo en niveles de energía fijos o discretos representados por el número cuántico principal 'n'. A medida que el primer electrón se aleja de la proximidad del núcleo positivo, se requiere una mayor energía para eliminar el siguiente electrón débilmente unido, ya que la fuerza electrostática de atracción aumenta, es decir, la segunda Energía de Ionización es mayor que la primera.
Por ejemplo, la primera energía de ionización del Sodio (Na) se da como :
Y su segunda Energía de Ionización es
Por lo tanto, EI2 > EI1 (eV). Esto también es cierto si hay K número de ionizaciones, entonces EI1 < EI2 < EI3……….< EIk
Los metales tienen baja Energía de Ionización. Una baja Energía de Ionización implica una mejor conductividad del elemento. Por ejemplo, la conductividad del Plata (Ag, número atómico Z = 47) es 6.30 × 107 s/m y su Energía de Ionización es 7.575 eV y para el Cobre (Cu, Z = 29) es 5.76 × 107 s/m y su Energía de Ionización es 7.726 eV. En conductores, la baja Energía de Ionización hace que los electrones se muevan a través de la red cargada positivamente, formando una nube de electrones.
Factores que Afectan la Energía de Ionización
En la tabla periódica, la tendencia general es que la Energía de Ionización aumenta de izquierda a derecha y disminuye de arriba hacia abajo. Por lo tanto, los factores que afectan la energía de ionización se pueden resumir a continuación:
Tamaño del Átomo: La Energía de Ionización disminuye con el tamaño del átomo porque, a medida que el radio atómico aumenta, la fuerza columbiana de atracción entre el núcleo y el electrón más externo disminuye y viceversa.
Efecto de Pantalla: La presencia de electrones de capas internas protege o debilita la fuerza columbiana de atracción entre el núcleo y los electrones de la capa de valencia. Por lo tanto, la energía de ionización disminuye. El número de electrones internos significa más pantalla. Sin embargo, en el caso del oro, la Energía de Ionización es mayor que la del plata, incluso si el tamaño del oro es mayor que el de la plata. Esto se debe a la débil protección ofrecida por las órbitales d y f internas en el caso del oro.
Carga Nuclear: Cuanta más carga nuclear, más difícil será ionizar el átomo debido a una mayor fuerza de atracción entre el núcleo y los electrones.
Configuración Electrónica: Cuanto más estable sea la configuración electrónica del átomo, más difícil será retirar un electrón, por lo tanto, mayor será la Energía de Ionización.
Fuente: Electrical4u
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