Energía de ionización
En física y química , la energía de ionización ( IE ) ( ortografía en inglés americano ), la energía de ionización ( ortografía en inglés británico ) es la energía mínima requerida para eliminar el electrón más débilmente unido de un átomo o molécula gaseosa neutra aislada . [1] Se expresa cuantitativamente como
donde X es cualquier átomo o molécula, X + es el ion resultante cuando se despojó al átomo original de un solo electrón, y e − es el electrón eliminado. [2] La energía de ionización es positiva para los átomos neutros, lo que significa que la ionización es un proceso endotérmico . En términos generales, cuanto más cerca están los electrones más externos del núcleo del átomo , mayor es la energía de ionización del átomo.
En física, la energía de ionización se suele expresar en electronvoltios (eV) o julios (J). En química, se expresa como la energía para ionizar un mol de átomos o moléculas, generalmente como kilojulios por mol (kJ/mol) o kilocalorías por mol (kcal/mol). [3]
La comparación de las energías de ionización de los átomos en la tabla periódica revela dos tendencias periódicas que siguen las reglas de la atracción coulómbica : [4]
La última tendencia se debe a que la capa externa de electrones se aleja progresivamente del núcleo, con la adición de una capa interna por fila a medida que se desciende por la columna.
La n -ésima energía de ionización se refiere a la cantidad de energía requerida para eliminar el electrón más débilmente unido de la especie que tiene una carga de ( n − 1). Por ejemplo, las tres primeras energías de ionización se definen de la siguiente manera:
Tendencias de la energía de ionización representadas frente al
número atómico , en unidades
eV . La energía de ionización aumenta gradualmente desde los
metales alcalinos hacia los
gases nobles . La energía de ionización máxima también disminuye desde la primera hasta la última fila en una columna dada, debido a la creciente distancia entre la capa de electrones de valencia y el núcleo. Los valores pronosticados se usan para elementos más allá de 104.
Aparato de medida de la energía de ionización.
Las energías de ionización alcanzan su punto máximo en los gases nobles al final de cada período en la tabla periódica de elementos y, por regla general, descienden cuando comienza a llenarse una nueva capa.
El electrón agregado en el boro ocupa un
orbital p .
Aquí el electrón agregado tiene un giro opuesto a los otros electrones 2p. Esto disminuye la energía de ionización del oxígeno.
Debido a que un solo electrón orbital p en la configuración del
galio hace que la estructura general sea menos estable, de ahí la caída en los valores de energía de ionización
[5] Figura 1. Diagrama de energía del principio de Franck-Condon. Para la ionización de una molécula diatómica, la única coordenada nuclear es la longitud del enlace. La curva inferior es la
curva de energía potencial de la molécula neutra y la curva superior es para el ion positivo con una longitud de enlace más larga. La flecha azul es la ionización vertical, aquí desde el estado fundamental de la molécula hasta el nivel v=2 del ion.
Energías de enlace de orbitales atómicos específicos en función del número atómico. Debido al número creciente de protones, los electrones que ocupan el mismo orbital están más unidos en elementos más pesados.
