- Potencial d'ionització
- Mètodes per determinar l'energia d'ionització
- Primera energia d'ionització
- Segona energia d'ionització
- referències
La energia d'ionització es refereix a la mínima quantitat d'energia, normalment expressada en unitats de kilojoules per mol (kJ / mol), que es requereix per produir el despreniment d'un electró localitzat en un àtom en fase gasosa que es troba en el seu estat fonamental.
L'estat gasós fa referència a l'estat en què està lliure de la influència que puguin exercir altres àtoms sobre si mateixos, així com es descarta qualsevol interacció intermolecular. La magnitud de l'energia d'ionització és un paràmetre per descriure la força amb la qual un electró s'enllaça a l'àtom de què forma part.
Primera energia d'ionització
Dit d'una altra manera, com més gran sigui la quantitat d'energia d'ionització necessària, més complicat es farà el despreniment de l'electró en qüestió.
Potencial d'ionització
El potencial d'ionització d'un àtom o molècula es defineix com la quantitat mínima d'energia que ha de ser aplicada per a causar el despreniment d'un electró de la capa més externa de l'àtom en el seu estat fonamental i amb càrrega neutra; és a dir, l'energia d'ionització.
Cal destacar que quan es parla de potencial d'ionització s'està emprant un terme que ha caigut en desús. Això es deu al fet que anteriorment la determinació d'aquesta propietat es fonamentava en l'ocupació d'un potencial electrostàtic a la mostra d'interès.
Mitjançant l'ús d'aquest potencial electrostàtic ocorrien dues coses: la ionització de l'espècie química i l'acceleració de l'procés de despreniment de l'electró que es desitjava remenar.
Així que a l'començar a utilitzar tècniques espectroscòpiques per a la seva determinació, s'ha substituït el terme «potencial d'ionització» per «energia d'ionització».
Així mateix, es coneix que les propietats químiques dels àtoms estan determinades per la configuració dels electrons presents en el nivell energètic més extern en aquests àtoms. Llavors, l'energia d'ionització d'aquestes espècies està directament relacionada amb l'estabilitat dels seus electrons de valència.
Mètodes per determinar l'energia d'ionització
Com es va esmentar prèviament, els mètodes per determinar l'energia d'ionització estan donats principalment per processos de fotoemissió, els quals es basen en la determinació de l'energia que emeten els electrons com a conseqüència de l'aplicació de l'efecte fotoelèctric.
Tot i que es podria dir que l'espectroscòpia atòmica és el mètode més immediat per a la determinació de l'energia d'ionització d'una mostra, es té també l'espectroscòpia fotoelectrònica, en la qual es mesuren les energies amb les quals estan enllaçats els electrons als àtoms.
En aquest sentit, l'espectroscòpia fotoelectrònica ultraviolada -també coneguda com UPS per les sigles en anglès- és una tècnica que utilitza l'excitació d'àtoms o molècules mitjançant l'aplicació de radiació ultraviolada.
Això es fa per tal d'analitzar les transicions energètiques dels electrons més externs en les espècies químiques estudiades i les característiques dels enllaços que formen.
També es coneixen l'espectroscòpia fotoelectrònica de raigs X i la de radiació ultraviolada extrema, que utilitzen el mateix principi anteriorment descrit amb diferències en el tipus de radiació que es fa incidir en la mostra, la velocitat amb la qual els electrons són expel·lits i la resolució obtinguda.
Primera energia d'ionització
En el cas dels àtoms que posseeixen més d'un electró en el seu nivell més extern, és a dir, els anomenats àtoms polielectrónicos- el valor de l'energia necessària per arrencar el primer electró d'l'àtom que es troba en el seu estat fonamental està donat per la següent equació:
Energia + A (g) → A + (g) + e -
"A" simbolitza un àtom d'un element qualsevol i l'electró desprès es representa com "i - ". Així s'obté la primera energia d'ionització, referida com "I 1 ".
Com es pot observar, s'està duent a terme una reacció endotèrmica, ja que se li està subministrant energia a l'àtom per obtenir un electró sumat a l'catió d'aquest element.
Així mateix, el valor de la primera energia d'ionització dels elements presents en un mateix període s'incrementa de manera proporcional a l'augment del seu nombre atòmic.
Això vol dir que disminueix de dreta a esquerra en un període, i de dalt a baix en un mateix grup de la taula periòdica.
En aquest sentit, els gasos nobles tenen altes magnituds en les seves energies d'ionització, mentre els elements pertanyents als metalls alcalins i alcalinoterris posseeixen valors baixos d'aquesta energia.
Segona energia d'ionització
De la mateixa manera, a l'arrencar un segon electró de el mateix àtom s'obté la segona energia d'ionització, simbolitzada com "I 2 ".
Energia + A + (g) → A 2 + (g) + e -
Se segueix el mateix esquema per a les altres energies d'ionització a l'arrencar els electrons següents, sabent que, seguit del despreniment de l'electró d'un àtom en el seu estat fonamental, decreix l'efecte repulsiu existent entre els electrons que resten.
Com la propietat denominada «càrrega nuclear» es manté constant, una major quantitat d'energia és requerida per arrencar un altre electró de l'espècie iònica que té la càrrega positiva. De manera que les energies d'ionització s'incrementen, com s'observa a continuació:
I 1 <I 2 <I 3 <… <em n
Finalment, a més de l'efecte de la càrrega nuclear, les energies d'ionització es veuen afectades la configuració electrònica (quantitat d'electrons en la capa de valència, tipus d'orbital ocupat, etc.) i la càrrega nuclear efectiva de l'electró a desprendre.
A causa d'aquest fenomen, la major part de les molècules de naturalesa orgànica posseeix elevats valors d'energia d'ionització.
referències
- Chang, R. (2007). Chemistry, Ninth edition. Mèxic: McGraw-Hill.
- Wikipedia. (Sf). Ionization Energy. Recuperat de en.wikipedia.org
- Hyperphysics. (Sf). Ionization Energies. Obtingut de hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- Field, FH, i Franklin, JL (2013). Electron Impact Phenomena: And the Properties of Gaseous Ions. Recuperat de books.google.co.ve
- Carey, FA (2012). Advanced Organic Chemistry: Part A: Structure and Mechanisms. Obtingut de books.google.co.ve