A capacidade de um elemento de ceder seus elétrons mais externos para formar íons positivos manifesta-se na quantidade de energia fornecida a seus átomos suficiente para retirar os elétrons deles. Esta energia é conhecida como Energia de Ionização. Em termos simples, a Energia de Ionização é a energia fornecida a um átomo ou molécula isolado para expulsar seu elétron mais fracamente ligado no último nível de valência, formando um íon positivo. Sua unidade é elétron-volts eV ou kJ/mol e é medida em um tubo de descarga elétrica, onde um elétron em movimento rápido colide com um elemento gasoso para expulsar um de seus elétrons. Quanto menor a Energia de Ionização (EI), melhor a capacidade de formar cátions.
Isso pode ser explicado com o modelo atômico de Bohr, que considera um átomo semelhante ao hidrogênio, no qual um elétron gira em torno de um núcleo carregado positivamente devido à força columbiana de atração, e o elétron só pode ter níveis de energia fixos ou quantizados. A energia de um elétron no modelo de Bohr é quantizada e dada abaixo :
Onde, Z é o número atômico e n é o número quântico principal, onde n é um inteiro. Para um átomo de hidrogênio, a Energia de Ionização é 13,6 eV.
A Energia de Ionização (eV) é a energia necessária para levar o elétron de n = 1 (estado fundamental ou estado mais estável) ao infinito. Portanto, tomando 0 (eV) como referência no infinito, a Energia de Ionização pode ser escrita como :
O conceito de Energia de Ionização apoia a evidência do modelo atômico de Bohr de que o elétron pode girar em torno do núcleo em níveis de energia fixos ou discretos, representados pelo número quântico principal 'n'. Conforme o primeiro elétron se afasta da vizinhança do núcleo positivo, maior energia é necessária para remover o próximo elétron mais fracamente ligado, pois a força eletrostática de atração aumenta, ou seja, a segunda Energia de Ionização é maior que a primeira.
Por exemplo, a primeira energia de ionização do Sódio (Na) é dada como :
E sua segunda Energia de Ionização é
Portanto, EI2 > EI1 (eV). Isso também é verdade se houver K número de ionizações, então EI1 < EI2 < EI3……….< EIk
Os metais têm baixa Energia de Ionização. Baixa Energia de Ionização implica melhor condutividade do elemento. Por exemplo, a condutividade da Prata (Ag, número atômico Z = 47) é 6,30 × 107 s/m e sua Energia de Ionização é 7,575 eV e para o Cobre (Cu, Z = 29) é 5,76 × 107 s/m e sua Energia de Ionização é 7,726 eV. Nos condutores, a baixa Energia de Ionização faz com que os elétrons se movam por toda a rede carregada positivamente, formando uma nuvem de elétrons.
Fatores que Afetam a Energia de Ionização
Na tabela periódica, a tendência geral é que a Energia de Ionização aumente da esquerda para a direita e diminua de cima para baixo. Portanto, os fatores que afetam a energia de ionização podem ser resumidos abaixo:
Tamanho do Átomo: A Energia de Ionização diminui com o tamanho do átomo, pois, conforme o raio atômico aumenta, a força columbiana de atração entre o núcleo e o elétron mais externo diminui e vice-versa.
Efeito de Blindagem: A presença de elétrons de camadas internas protege ou enfraquece a força columbiana de atração entre o núcleo e os elétrons do último nível de valência. Portanto, a energia de ionização diminui. O número de elétrons internos significa mais blindagem. No entanto, no caso do ouro, a Energia de Ionização é maior que a da prata, mesmo que o tamanho do ouro seja maior que o da prata. Isso ocorre devido à fraca blindagem oferecida pelos orbitais d e f internos no caso do ouro.
Carga Nuclear: Quanto maior a carga nuclear, mais difícil será ionizar o átomo devido à maior força de atração entre o núcleo e os elétrons.
Configuração Eletrônica: Quanto mais estável for a configuração eletrônica do átomo, mais difícil será retirar um elétron, portanto, maior a Energia de Ionização.
Fonte: Electrical4u
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