Cosa è l'energia di ionizzazione?
La capacità di un elemento di cedere i suoi elettroni più esterni per formare ioni positivi si manifesta nell'energia fornita ai suoi atomi sufficiente a rimuovere gli elettroni da essi. Questa energia è conosciuta come Energia di Ionizzazione. In parole povere, l'Energia di Ionizzazione è l'energia fornita a un atomo o molecola isolati per eliminare il suo elettrone valenza meno legato, formando così un ione positivo. La sua unità di misura è elettron-volt eV o kJ/mol e viene misurata in un tubo a scarica elettrica in cui un elettrone ad alta velocità collide con un elemento gassoso per espellere uno dei suoi elettroni. Minore è l'Energia di Ionizzazione (IE), maggiore è la capacità di formare cationi.
Questo può essere spiegato con il modello atomico di Bohr, in quanto considera un atomo simile all'idrogeno in cui un elettrone ruota intorno a un nucleo carico positivamente a causa della forza di attrazione coloumbiana e l'elettrone può avere solo livelli di energia fissi o quantizzati. L'energia di un elettrone nel modello di Bohr è quantizzata e data come segue :
Dove, Z è il numero atomico e n è il numero quantico principale dove n è un intero. Per un atomo di idrogeno, l'Energia di Ionizzazione è 13,6 eV.
L'Energia di Ionizzazione (eV) è l'energia richiesta per portare l'elettrone da n = 1 (stato fondamentale o stato più stabile) all'infinito. Pertanto, prendendo 0 (eV) come riferimento all'infinito, l'Energia di Ionizzazione può essere scritta come :
Il concetto di Energia di Ionizzazione supporta le prove del modello atomico di Bohr che l'elettrone può ruotare intorno al nucleo in livelli di energia fissi o discreti o gusci rappresentati dal numero quantico principale 'n'. Man mano che il primo elettrone si allontana dalla vicinanza del nucleo positivo, è necessaria una maggiore energia per rimuovere l'elettrone successivo meno legato, poiché la forza elettrostatica di attrazione aumenta, cioè, la seconda Energia di Ionizzazione è maggiore della prima.
Ad esempio, la prima energia di ionizzazione del Sodio (Na) è data come :
E la sua seconda Energia di Ionizzazione è
Quindi, IE2 > IE1 (eV). Questo è vero anche se ci sono K ionizzazioni, quindi IE1 < IE2 < IE3……….< IEk
I metalli hanno un'energia di ionizzazione bassa. Un'energia di ionizzazione bassa implica una migliore conduttività dell'elemento. Ad esempio, la conduttività dell'Argento (Ag, numero atomico Z = 47) è 6,30 × 107 s/m e la sua Energia di Ionizzazione è 7,575 eV e per il Rame (Cu, Z = 29) è 5,76 × 107 s/m e la sua Energia di Ionizzazione è 7,726 eV. Nei conduttori, l'energia di ionizzazione bassa causa la mobilità degli elettroni attraverso la rete carica positivamente, formando una nuvola di elettroni.
Fattori che influenzano l'Energia di Ionizzazione
Nella tavola periodica, la tendenza generale è che l'Energia di Ionizzazione aumenta da sinistra a destra e diminuisce dall'alto verso il basso. Quindi, i fattori che influenzano l'energia di ionizzazione possono essere riassunti come segue:
Dimensione dell'Atomo: L'Energia di Ionizzazione diminuisce con la dimensione dell'atomo perché, man mano che il raggio atomico aumenta, la forza di attrazione coloumbiana tra il nucleo e l'elettrone più esterno diminuisce e viceversa.
Effetto Schermo: La presenza di elettroni dello strato interno scherma o indebolisce la forza di attrazione coloumbiana tra il nucleo e gli elettroni dello strato di valenza. Pertanto, l'energia di ionizzazione diminuisce. Il numero di elettroni interni significa maggiore schermatura. Tuttavia, nel caso dell'oro, l'Energia di Ionizzazione è maggiore dell'argento, nonostante la dimensione dell'oro sia maggiore dell'argento. Ciò è dovuto alla debole schermatura offerta dagli orbitali d e f interni nel caso dell'oro.
Carica Nucleare: Più alta è la carica nucleare, più sarà difficile ionizzare l'atomo a causa di una maggiore forza di attrazione tra il nucleo e gli elettroni.
Configurazione Elettronica: Più stabile è la configurazione elettronica dell'atomo, più difficile sarà estrarre un elettrone e quindi maggiore sarà l'Energia di Ionizzazione.
Fonte: Electrical4u
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