Energía de ionización

Energía de ionización

La energía de ionización hace referencia a la cantidad de energía que debe absorber un átomo aislado y gaseoso en estado eléctrico [ara descargar un electrón, dando como resultado un catión.

H( g) → H+( g) + e-(1.1)

Diche energia se expresa en KJ/mol, o en la cantidad de energia que requieren los atomos en un mol para perder un electron cada uno.

Cuando se considera a un átomo neutro, la expulsión de un primer electrón requerirá menos energía que en la expulsión del segundo, el segundo requerirá menos energía que el tercero, y así con cada uno de ellos. Cada electrón sucesivo necesitara muchas mas energía para poder ser liberado. Esto es debido a que una vez que se pierde el primer electrón, la carga total que posee un átomo se vuelve positiva y las fuerzas negativas de ese electrón serán atraídas por la carga positiva del ion que recién se formo. Cuanto mas electrones se pierdan, mas positivo sera ese ion y por ende mas difícil sera poder desprender los electrones del átomo.

Cuando un electron esta mas alejado del nucleo, es mucho mas facil expulsarlo. En simple palabras, la energia de ionizacion es una funcion del radio atomico, cuanto mayor sea ese reaio, menor sera la cantidad de energia que se necesita para eliminar el electron del orbital. Siendo mucho mas facil alejar los electrones de un elemento mas grande de Ca (calcio) de lo que seria en donde los electrones estan mas unidos al nucle, como en el Cl (cloro).

En una reacción química, es muy importante comprender a la energía de ionización para poder comprender el comportamiento de los átomos que forman enlaces covalentes o ionices entre si. Un ejemplo, la energía de ionización de Sodio (metal alcalino) es de 496 KJ/mol, mientras que la primera energía de ionización del cloro es de 1251.1 KJ/mol. Esta diferencia en su energía de ionización, hacen que al combinarse químicamente creen un enlace ionico. Los elementos residentes cerca uno de los otros en la tabla periódica o los elementos que no tienen gran diferencia en la energía de ionización forman enlaces covalente o covalentes polares. Un claro ejemplo es el carbono y el oxigeno, los cuales hacen que el CO2 (dióxido de carbono) resida cerca uno del otro en una tabla periódica. Ellos forman un enlace covalente. El carbono y el cloro hacen CC14 (tetracloruro de carbono) otra de las moléculas que esta unida covalentemente.

Tabla periódica y tendencia de las energías de ionización

Las energías de ionización dependen del radio atómico. Debido que va de derecha a izquierda dentro de la tabla periódica, el radio atómico aumenta, y la energía ionización aumenta de izquierda a derecha en los periodos y en los grupos. Donde solo existen excepciones a esta tendencia para los metales alcalinoterreo (grupo 2) y en los elementos del grupo de nitrógeno (grupo 15). Normalmente, los elementos del grupo 2 tienen energía de ionización mucho mayor que los elementos del grupo 13 y los elementos del grupo 15 poseen mayor energía de ionización que los elementos del grupo 16. Los grupos 2 y 15 tienen una configuración electrónica completa y media llena, por lo cual, se requiere mas energía para poder eliminar un electrón de los orbitales que estén completamente llenos que a comparación de los orbitales llenos de manera incompleta.

Los metales alcalinos (grupo AI) tiene pequeñas energía de ionización, especialmente cuando se comparan con los halogenos o con el grupo VII A. Ademas del radio (distancia entre núcleo y electrones en el orbital mas externo), la cantidad de electrones entre el núcleo y los electrones que estas viendo en la capa mas externa también tiene un efecto sobre la energía de ionización. A ese efecto, donde la carga positiva total del núcleo es percibida por los electrones externos debido a las cargas negativas de los electrones internos que cancelan de forma parcial la carga positiva, denominándose blindaje. Cuando mas electrones protegen la capa externa de electrones del núcleo, menos energía se requiere para expulsar un electrón del átomo. Cuanto mayor sea el efecto de protección, menos sera la energía de ionización (ver diagrama 2). Eso es debido al efecto de protección que la energía de ionización disminuye de arriba hacia abajo dentro de un grupo. A partir de esa tendencia, se dice que el cesio tiene la energía de ionización mas baja y que el flúor tiene la energía de ionización mas alta (excepto por el helio y el neón).

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