Energia di ionizzazione: definizione, cos'è e come funziona

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L'energia di ionizzazione è l'energia necessaria per rimuovere l'elettrone più debolmente collegato da un atomo.

L'atomo non è collegato ad altri atomi. Gli elementi chimici a sinistra della tavola periodica hanno un'energia di ionizzazione molto più bassa. Quelli a destra hanno un'energia di ionizzazione molto più alta.

Gli elementi chimici lungo la tavola periodica hanno una energia di ionizzazione molto più bassa (a causa di elettroni essendo più lontano dall'atomo con raggio atomico crescente). L'energia di ionizzazione aumenta man mano che ogni elettrone viene rimosso.

Le energie di ionizzazione dipendono dal raggio atomico. Da quando si va da destra a sinistra sulla tavola periodica, il raggio atomico aumenta, e l'energia di ionizzazione aumenta da sinistra a destra nei periodi e fino ai gruppi. Si osservano eccezioni a questa tendenza per i metalli alcalini terrosi (gruppo 2) e gli elementi del gruppo azoto (gruppo 15).

Tipicamente, gli elementi del gruppo 2 hanno un'energia di ionizzazione superiore a quella del gruppo 13 e gli elementi del gruppo 15 hanno un'energia di ionizzazione superiore a quella degli elementi del gruppo 16. I gruppi 2 e 15 hanno rispettivamente una configurazione elettronica completamente riempita e una parzialmente riempita, quindi è necessaria più energia per rimuovere un elettrone dalle orbite completamente riempite che dalle orbite completamente riempite.

I metalli alcalini (gruppo IA) hanno piccole energie di ionizzazione, specialmente se confrontati con gli alogeni o con il gruppo VII A. Oltre al raggio (distanza tra il nucleo e gli elettroni nell'orbitale più esterno), il numero di elettroni tra il nucleo e l'elettrone (o gli elettroni) che si sta guardando nel guscio più esterno hanno un effetto sull'energia di ionizzazione pure.

Questo effetto, in cui la carica positiva completa del nucleo non è percepita dagli elettroni esterni a causa delle cariche negative degli elettroni interni che annullano parzialmente la carica positiva, è chiamato schermatura.

Più elettroni schermano il guscio esterno del nucleo, minore sarà l'energia necessaria per espellere un elettrone da tale atomo. Maggiore è l'effetto schermante, minore sarà l'energia di ionizzazione.

È a causa dell'effetto schermante che l'energia di ionizzazione diminuisce dall'alto verso il basso all'interno di un gruppo. Da questa tendenza, il cesio è detto per avere la più bassa energia di ionizzazione e fluoro si dice per avere la più alta energia di ionizzazione (con l'eccezione di elio e neon).

1°, 2° e 3° Energie di ionizzazione

La prima energia di ionizzazione è l'energia necessaria per togliere un elettrone da un atomo neutro e la seconda energia di ionizzazione è l'energia necessaria per togliere un elettrone da un atomo con una carica di +1 e così via Ogni energia di ionizzazione successiva è più grande dell'energia precedente.

Gli effetti dello strato elettronico sull'energia di ionizzazione

Le orbite elettroniche sono separate in vari strati che hanno un forte impatto sulle energie di ionizzazione dei vari elettroni.

Per esempio, guardiamo all'alluminio. L'alluminio è il primo elemento del suo periodo con gli elettroni nello strato 3p. Questo rende la prima energia di ionizzazione comparativamente bassa rispetto agli altri elementi nello stesso periodo, perché deve solo sbarazzarsi di un elettrone per fare uno strato stabile 3s, il nuovo guscio di elettroni di valenza.

Tuttavia, una volta superata la prima energia di ionizzazione nella seconda, c'è un grande salto nella quantità di energia necessaria per espellere un altro elettrone. Questo perché ora state cercando di prendere un elettrone da uno strato abbastanza stabile e pieno di elettroni 3s.

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