Energia de ionização é um conceito importante tanto na química quanto na física, mas é difícil de entender. O significado toca em alguns dos detalhes da estrutura dos átomos e, em particular, quão fortemente os elétrons estão ligados ao núcleo central em diferentes elementos. Em suma, a energia de ionização mede quanta energia é necessária para remover um elétron do átomo e transformá-lo em um íon, que é um átomo com uma carga líquida.
TL; DR (muito longo; Não li)
A energia de ionização mede a quantidade de energia necessária para remover um elétron de sua órbita em torno de um átomo. A energia necessária para remover o elétron mais fracamente ligado é a primeira energia de ionização. A energia necessária para remover o próximo elétron de ligação mais fraca é a segunda energia de ionização e assim por diante.
Em geral, a energia de ionização aumenta à medida que você se move pela tabela periódica da esquerda para a direita ou de baixo para cima. No entanto, as energias específicas podem diferir, então você deve procurar a energia de ionização para qualquer elemento específico.
O que é energia de ionização?
Os elétrons ocupam "orbitais" específicos ao redor do núcleo central de qualquer átomo. Você pode pensar neles como órbitas de maneira semelhante a como os planetas orbitam o sol. Em um átomo, os elétrons carregados negativamente são atraídos pelos prótons carregados positivamente. Essa atração mantém o átomo unido.
Algo precisa superar a energia de atração para remover um elétron de seu orbital. A energia de ionização é o termo para a quantidade de energia necessária para remover completamente o elétron do átomo e sua atração para os prótons no núcleo. Tecnicamente, existem muitas energias de ionização diferentes para elementos mais pesados que o hidrogênio. A energia necessária para remover o elétron mais fracamente atraído é a primeira energia de ionização. A energia necessária para remover o próximo elétron mais fracamente atraído é a segunda energia de ionização e assim por diante.
As energias de ionização são medidas em kJ / mol (quilojoules por mol) ou eV (elétron-volts), com o primeiro preferido em química, e o último preferido quando se trata de átomos simples em física.
Fatores que afetam a energia de ionização
A energia de ionização depende de alguns fatores diferentes. Em geral, quando há mais prótons no núcleo, a energia de ionização aumenta. Isso faz sentido porque com mais prótons atraindo os elétrons, a energia necessária para superar a atração fica maior. O outro fator é se a camada com os elétrons mais externos está totalmente ocupada com elétrons. Uma camada completa - por exemplo, a camada que contém os dois elétrons no hélio - é mais difícil de remover elétrons do que uma camada parcialmente preenchida porque o layout é mais estável. Se houver uma camada completa com um elétron em uma camada externa, os elétrons na camada completa "blindam" o elétron no camada externa de parte da força atrativa do núcleo, e assim o elétron na camada externa consome menos energia para remover.
Energia de Ionização e Tabela Periódica
A tabela periódica organiza os elementos aumentando o número atômico, e sua estrutura tem uma estreita ligação com as camadas e orbitais que os elétrons ocupam. Isso fornece uma maneira fácil de prever quais elementos têm energias de ionização mais altas do que outros elementos. Em geral, a energia de ionização aumenta à medida que você se move da esquerda para a direita na tabela periódica, porque o número de prótons no núcleo aumenta. A energia de ionização também aumenta quando você se move da linha inferior para a superior da tabela, porque o elementos nas linhas inferiores têm mais elétrons protegendo os elétrons externos da carga central no núcleo. No entanto, existem alguns desvios dessa regra, então a melhor maneira de encontrar a energia de ionização de um átomo é procurá-la em uma tabela.
Os produtos finais da ionização: íons
Um íon é um átomo que tem uma carga líquida porque o equilíbrio entre o número de prótons e elétrons foi quebrado. Quando um elemento é ionizado, o número de elétrons diminui, então ele fica com um excesso de prótons e uma carga líquida positiva. Os íons carregados positivamente são chamados de cátions. O sal de mesa (cloreto de sódio) é um composto iônico que inclui a versão catiônica do átomo de sódio, que teve um elétron removido por um processo que transmite a energia de ionização. Embora não sejam criados pelo mesmo tipo de ionização porque ganham um elétron extra, os íons carregados negativamente são chamados de ânions.