Objetivo de aprendizaje
- Reconocer las tendencias periódicas generales de la energía de ionización.
Puntos clave
- La energía de ionización es la energía requerida para remover un electrón de su orbital alrededor de un átomo hasta un punto en el que ya no está asociado con ese átomo.
- La energía de ionización de un elemento aumenta a medida que uno se mueve a través de un período en la tabla periódica porque los electrones se mantienen más apretados por la mayor carga nuclear efectiva.
- La energía de ionización de los elementos aumenta a medida que se asciende en un grupo determinado porque los electrones se mantienen en orbitales de menor energía, más cerca del núcleo y, por tanto, están más unidos (son más difíciles de eliminar).
Término
- energía de ionizaciónLa energía necesaria para eliminar un electrón de un átomo o molécula hasta el infinito.
Tendencias periódicas de la energía de ionización
La energía de ionización de una especie química (es decir, un átomo o molécula) es la energía necesaria para eliminar los electrones de los átomos o iones gaseosos. Esta propiedad también se denomina potencia de ionización y se mide en voltios. En química, suele referirse a un mol de una sustancia (energía de ionización molar o entalpía) y se indica en kJ/mol. En física atómica, la energía de ionización se suele medir en la unidad electrón-voltio (eV). Los átomos o moléculas grandes tienen una energía de ionización baja, mientras que las moléculas pequeñas tienden a tener energías de ionización más altas.
La energía de ionización es diferente para los electrones de diferentes orbitales atómicos o moleculares. De forma más general, la energía de ionización enésima es la energía necesaria para desprender el enésimo electrón después de haber eliminado los primeros n-1 electrones. Se considera una medida de la tendencia de un átomo o ion a ceder un electrón o de la fuerza de la unión de los electrones. Cuanto mayor es la energía de ionización, más difícil es eliminar un electrón. La energía de ionización puede ser un indicador de la reactividad de un elemento. Los elementos con una energía de ionización baja tienden a ser reductores y a formar cationes, que a su vez se combinan con aniones para formar sales.
Al desplazarse de izquierda a derecha dentro de un período o hacia arriba dentro de un grupo, la primera energía de ionización generalmente aumenta. A medida que el radio atómico disminuye, se hace más difícil eliminar un electrón que está más cerca de un núcleo con carga positiva. Por el contrario, a medida que se desciende en un grupo de la tabla periódica, la energía de ionización probablemente disminuirá, ya que los electrones de valencia están más alejados del núcleo y experimentan un mayor apantallamiento. Experimentan una atracción más débil hacia la carga positiva del núcleo. La energía de ionización aumenta de izquierda a derecha en un período y disminuye de arriba a abajo en un grupo.
Razón de las tendencias periódicas en la energía de ionización
La energía de ionización de un elemento aumenta a medida que uno se mueve a través de un período en la tabla periódica porque los electrones se mantienen más apretados por la carga nuclear efectiva más alta. Esto se debe a que los electrones adicionales en la misma envoltura no contribuyen sustancialmente a protegerse del núcleo, sin embargo, un aumento en el número atómico corresponde a un aumento en el número de protones en el núcleo.
La energía de ionización de los elementos aumenta a medida que se asciende en un determinado grupo porque los electrones se mantienen en orbitales de menor energía, más cerca del núcleo y, por lo tanto, más firmemente unidos (más difíciles de eliminar).
En base a estos dos principios, el elemento más fácil de ionizar es el francio y el más difícil de ionizar es el helio.