Qué é a enerxía de ionización

Electrical4u

Campo: Electrónica Básica

China

A capacidade dun elemento de ceder os seus electróns máis externos para formar íons positivos maniféstase na cantidade de enerxía suministrada aos seus átomos suficiente para levar os electróns fóra deles. Esta enerxía coñécese como Enerxía de Ionización. En termos simples, a Enerxía de Ionización é a enerxía suministrada a un átomo ou molécula aislados para sacar o seu electrón de valencia máis debilmente ligado para formar un íon positivo. A súa unidade é electrón-volt (eV) ou kJ/mol e mídese nun tubo de descarga eléctrica no que un electrón de rápido movemento choca con un elemento gasoso para expulsar un dos seus electróns. Canto menor sexa a Enerxía de Ionización (EI), mellor será a capacidade de formar catións.

lonization energy.1.png

Isto pode explicarse co modelo atómico de Bohr, no que se considera un átomo semellante ao hidróxeno no que un electrón gira arredor dun núcleo positivamente cargado debido á forza de atracción columbiana e o electrón só pode ter niveis de enerxía fixos ou cuantizados. A enerxía dun electrón do modelo de Bohr está cuantizada e dáse como segue :
Onde, Z é o número atómico e n é o número cuántico principal onde n é un enteiro. Para un átomo de hidróxeno, a Enerxía de Ionización é 13.6 eV.

A Enerxía de Ionización (eV) é a enerxía necesaria para levar o electrón de n = 1 (estado fundamental ou estado máis estable) ao infinito. Polo tanto, tomando 0 (eV) como referencia no infinito, a Enerxía de Ionización pódese escribir como :O concepto de Enerxía de Ionización apoia a evidencia do modelo atómico de Bohr de que o electrón pode girar arredor do núcleo en niveis de enerxía fixos ou discretos ou cáscaras representadas polo número cuántico principal 'n'. Á medida que o primeiro electrón se afasta da proximidade do núcleo positivo, maior enerxía é necesaria para eliminar o seguinte electrón débilmente ligado xa que a forza electrostática de atracción aumenta, é dicir, a segunda Enerxía de Ionización é maior que a primeira.

Por exemplo, a primeira enerxía de ionización do Sodio (Na) dáse como :
E a súa segunda Enerxía de Ionización é

Polo tanto, EI2 > EI1 (eV). Isto tamén é certo se hai K número de ionizacions, entón EI1 < EI2 < EI3……….< EIk

Os metais teñen baixa Enerxía de Ionización. Unha baixa Enerxía de Ionización implica unha mellor conductividade do elemento. Por exemplo, a conductividade da Prata (Ag, número atómico Z = 47) é 6.30 × 107 s/m e a súa Enerxía de Ionización é 7.575 eV e para o Cobre (Cu, Z = 29) é 5.76 × 107 s/m e a súa Enerxía de Ionización é 7.726 eV. Nos conductores, a baixa Enerxía de Ionización fai que os electróns se movan a través da rede positivamente cargada, formando unha nube de electróns.

Factores que Afectan á Enerxía de Ionización

Na táboa periódica, a tendencia xeral é que a Enerxía de Ionización aumenta de esquerda a dereita e diminúe de arriba a abaixo. Así, os factores que afectan á enerxía de ionización poden resumirse a continuación:

Tamaño do Átomo: A Enerxía de Ionización diminúe co tamaño do átomo porque á medida que o radio atómico aumenta, a forza columbiana de atracción entre o núcleo e o electrón máis externo diminúe e viceversa.
Efecto de Escudo: A presenza de electróns de cáscaras internas escudan ou debilitan a forza columbiana de atracción entre o núcleo e os electróns de valencia. Polo tanto, a enerxía de ionización diminúe. O número de electróns internos significa máis escudo. No entanto, no caso do ouro, a Enerxía de Ionización é maior que a da prata aínda que o tamaño do ouro sexa maior que o da prata. Isto debeuse ao débil escudo ofrecido polas órbitas d e f internas no caso do ouro.
Carga Nuclear: Canto maior sexa a carga nuclear, máis difícil será ionizar o átomo debido á maior forza de atracción entre o núcleo e os electróns.
Configuración Electrónica: Canto máis estable sexa a configuración electrónica do átomo, máis difícil será retirar un electrón, polo que maior será a Enerxía de Ionización.