Introduzione alla chimica

Termine

• energia di ionizzazioneL’energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo o molecola all’infinito.

Tendenze periodiche dell’energia di ionizzazione

L’energia di ionizzazione di una specie chimica (cioè, un atomo o una molecola) è l’energia richiesta per rimuovere gli elettroni da atomi o ioni gassosi. Questa proprietà è anche chiamata potentia di ionizzazione e si misura in volt. In chimica, si riferisce spesso a una mole di una sostanza (energia di ionizzazione molare o entalpia) ed è riportata in kJ/mol. In fisica atomica, l’energia di ionizzazione è tipicamente misurata nell’unità electron volt (eV). Atomi o molecole grandi hanno una bassa energia di ionizzazione, mentre le molecole piccole tendono ad avere energie di ionizzazione più alte.

L’energia di ionizzazione è diversa per gli elettroni di diversi orbitali atomici o molecolari. Più in generale, l’ennesima energia di ionizzazione è l’energia richiesta per togliere l’ennesimo elettrone dopo che i primi n-1 elettroni sono stati rimossi. È considerata una misura della tendenza di un atomo o di uno ione a cedere un elettrone o della forza del legame elettronico. Maggiore è l’energia di ionizzazione, più difficile è rimuovere un elettrone. L’energia di ionizzazione può essere un indicatore della reattività di un elemento. Gli elementi con una bassa energia di ionizzazione tendono ad essere agenti riducenti e a formare cationi, che a loro volta si combinano con gli anioni per formare sali.

Muovendosi da sinistra a destra all’interno di un periodo o in alto all’interno di un gruppo, la prima energia di ionizzazione generalmente aumenta. Man mano che il raggio atomico diminuisce, diventa più difficile rimuovere un elettrone che è più vicino a un nucleo più carico positivamente. Al contrario, man mano che si procede verso il basso in un gruppo della tavola periodica, l’energia di ionizzazione probabilmente diminuirà poiché gli elettroni di valenza sono più lontani dal nucleo e subiscono una maggiore schermatura. Sperimentano un’attrazione più debole verso la carica positiva del nucleo. L’energia di ionizzazione aumenta da sinistra a destra in un periodo e diminuisce dall’alto in basso in un gruppo.

Ragionamento per le tendenze periodiche dell’energia di ionizzazione

L’energia di ionizzazione di un elemento aumenta quando ci si sposta attraverso un periodo della tavola periodica perché gli elettroni sono tenuti più stretti dalla più alta carica nucleare effettiva. Questo perché gli elettroni aggiuntivi nello stesso guscio non contribuiscono sostanzialmente a schermarsi a vicenda dal nucleo, tuttavia un aumento del numero atomico corrisponde a un aumento del numero di protoni nel nucleo.

L’energia di ionizzazione degli elementi aumenta man mano che ci si sposta su un dato gruppo perché gli elettroni sono tenuti in orbitali di energia inferiore, più vicini al nucleo e quindi più strettamente legati (più difficili da rimuovere).

In base a questi due principi, l’elemento più facile da ionizzare è il francio e il più difficile da ionizzare è l’elio.