Energía de Ionización – Propiedades Periódicas de los elementos

La energía de ionización, también conocida como Potencial de Ionización, es una propiedad periódica  al igual que el radio atómico  que ya hemos tratado, entre otras que trataremos más adelante.

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La energía de ionización es la mínima cantidad de energía necesaria para separar un electrón en su estado fundamental de un átomo (al estado gaseoso) aislado para formar un ión (catión) con carga 1+. También se le llama “potencial de ionización”.

que es la energía de ionizacion

El proceso de ionización puede ser representado de la siguiente forma:

A(g) + Ei -> A(g)+ + 1e

A(g) representa un átomo aislado en estado gaseoso.

Ei representa el potencial de ionización (o energíade ionización)

A(g)+ representa el catión que se ha formado luego de que el átomo perdiera 1e(un electrón)

Si luego de haber extraído un electrón se continua a extraer electrones sucesivos, las energías necesarias son siempre mayores a la anterior.

E1 < E2 < E3…… < En

Ejemplo:

Ca(g) + 599kJj à Ca+(g) + 1e

La energía necesaria para extraer un segundo electrón (potencial de segunda ionización) será mayor.

Ca+(g) + 1145kJ à Ca2+(g) + 1e

Esta energía nos da una idea de la fuerza con la que los electrones son atraídos por el núcleo. A una energía de ionización baja corresponde una mayor tendencia (facilidad) para formar iones positivos (cationes).

El segundo potencial de ionización es mayor porque el volumen del catión es menor que el del átomo y la fuerza (electrostática) atractiva que ejerce el núcleo sobre este segundo electrón es mayor que en un átomo.

En los elementos de un mismo grupo, el potencial de ionización disminuye de arriba abajo. Esto se debe a que corresponde al aumento del número atómico.

La carga efectiva Zef  aumenta de izquierda a derecha y de arriba abajo en la tabla periódica. El incremento de la carga efectiva hace que los electrones externos estén mayormente atraídos por el núcleo, haciéndolos más difícil de remover.

Según la ley de Coulomb, la fuerza de atracción ejercitada sobre los electrones de la capa externa es directamente proporcional a la distancia entre las cargas (+ y -) al cuadrado. Por este motivo, si bien la carga efectiva Zef aumenta de arriba abajo en un grupo, también aumentan las dimensiones del átomo, determinando una atracción menor de los electrones más externos. De estas variaciones depende la menor energía de ionización observada.

En los periodos el incremento de E.I es de izquierda a derecha, con algunas interrupciones entre los grupos 2A y 3A y entre los grupos  5A y 6A. En el grupo 2A las E.I son considerablemente mayores a las del grupo 1A. Este comportamiento está relacionado con los valores de la carga efectiva que son más elevados y el radio atómico es más pequeño. De este modo los electrones externos se encuentran mayormente atraídos por el núcleo.

Los elementos del grupo 3A presentan energías de ionización menores a las del grupo 2A porque en la capa más externa p poseen un electrón y  p es un orbital a energía más elevada (más inestable) respecto a los s del mismo nivel.

Entre los grupos 5A y 6A se verifica otra anomalía porque en el grupo 6 los electrones del ultimo orbital p se encuentran apareados. La repulsión entre electrones prevale sobre el aumento de la carga efectiva, determinando una disminución de la E.I, ya que resulta más fácil extraer un electrón.

Conocer la energía de ionización nos permite predecir qué tipo de enlace formará un elemento. Elementos con E.I baja tenderán a formar compuestos iónicos mientras valores de E.I intermedios o elevados conllevaran a la formación de enlaces covalentes.

Nota: La carga nuclear efectiva:
Es la carga positiva neta experimentada por un electrón en un átomo polielectrónico. El término «efectiva» se usa porque el efecto pantalla de los electrones más cercanos al núcleo evita que los electrones en orbitales superiores experimenten la carga nuclear completa. Es posible determinar la fuerza de la carga nuclear observando el número de oxidación del átomo. En un átomo con un electrón, el electrón experimenta toda la carga del núcleo positivo. En este caso, la carga nuclear efectiva puede ser calculada usando la ley de Coulomb.

Para saber más sobre la carga efectiva: click aquí (enlace externo)

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