ENERGIA DE IONIZARE: POTENȚIAL, METODE DE DETERMINARE - FIZIC - 2025

Energia de ionizare se referă la cantitatea minimă de energie, exprimată de obicei în unități de kilojoule per mol (kJ / mol), care este necesară pentru a produce eliberarea unui electron situat într-un atom în faza gazului care este în starea sa fundamental.

Starea gazoasă se referă la starea în care este liberă de influența pe care ceilalți atomi o pot exercita asupra lor, precum și orice interacțiune intermoleculară. Mărimea energiei de ionizare este un parametru pentru a descrie forța cu care un electron se leagă de atomul din care face parte.

Prima energie de ionizare

Cu alte cuvinte, cu cât cantitatea de energie de ionizare necesară este mai mare, cu atât va fi mai dificil să detașați electronul în cauză.

Potențial de ionizare

Potențialul de ionizare al unui atom sau moleculă este definit ca cantitatea minimă de energie care trebuie aplicată pentru a provoca detașarea unui electron de cel mai exterior corp al atomului în starea sa de sol și cu o încărcare neutră; adică energia de ionizare.

Trebuie menționat că, atunci când vorbim despre potențial de ionizare, se folosește un termen care a căzut în uz. Acest lucru se datorează faptului că anterior determinarea acestei proprietăți s-a bazat pe utilizarea unui potențial electrostatic la proba de interes.

Prin utilizarea acestui potențial electrostatic s-au întâmplat două lucruri: ionizarea speciei chimice și accelerarea procesului de vărsare a electronului pe care s-a dorit să îl elimine.

Deci, când a început să folosească tehnici spectroscopice pentru determinarea lui, termenul „potențial de ionizare” a fost înlocuit cu „energie de ionizare”.

De asemenea, se știe că proprietățile chimice ale atomilor sunt determinate de configurația electronilor prezenți în nivelul de energie cel mai extern în acești atomi. Deci, energia de ionizare a acestor specii este direct legată de stabilitatea electronilor lor de valență.

Metode de determinare a energiei de ionizare

Așa cum am menționat anterior, metodele de determinare a energiei de ionizare sunt date în principal de procesele de emisie foto, care se bazează pe determinarea energiei emise de electroni ca urmare a aplicării efectului fotoelectric.

Deși s-ar putea spune că spectroscopia atomică este cea mai imediată metodă pentru determinarea energiei de ionizare a unui eșantion, există și spectroscopie fotoelectronă, în care sunt măsurate energiile cu care electronii sunt legați de atomi.

În acest sens, spectroscopia fotoelectronă ultravioletă - cunoscută și sub denumirea de UPS pentru acronimul său în engleză - este o tehnică care folosește excitația atomilor sau moleculelor prin aplicarea radiațiilor ultraviolete.

Acest lucru este realizat pentru a analiza tranzițiile energetice ale electronilor ultraperiferici la speciile chimice studiate și caracteristicile legăturilor pe care le formează.

Sunt cunoscute și spectroscopia fotoelectronică cu raze X și radiații ultraviolete extreme, care folosesc același principiu descris anterior cu diferențe în tipul de radiații care este afectat pe probă, viteza cu care sunt expulzați electronii și rezoluția obținut.

Prima energie de ionizare

În cazul atomilor care au mai mult de un electron la nivelul lor cel mai extern - adică așa-numiții atomi polielectronici - valoarea energiei necesare pentru a elimina primul electron din atomul care este în starea sa de sol este dată de următoarea ecuație:

Energie + A (g) → A ⁺ (g) + e ^-

„A” simbolizează un atom al oricărui element, iar electronul detașat este reprezentat ca „e ^- ”. Astfel, prima energie de ionizare este obținută, denumită "I ₁ ".

După cum se poate observa, are loc o reacție endotermă, deoarece energia este furnizată atomului pentru a obține un electron adăugat la cationul acelui element.

De asemenea, valoarea primei energii de ionizare a elementelor prezente în aceeași perioadă crește proporțional cu creșterea numărului lor atomic.

Aceasta înseamnă că scade de la dreapta la stânga într-o perioadă și de sus în jos în același grup al tabelului periodic.

În acest sens, gazele nobile au magnitudini mari în energiile lor de ionizare, în timp ce elementele aparținând metalelor alcaline și alcaline de pământ au valori scăzute ale acestei energii.

A doua energie de ionizare

În același mod, prin îndepărtarea unui al doilea electron din același atom, se obține a doua energie de ionizare, simbolizată drept „I ₂ ”.

Energie + A ⁺ (g) → A ²⁺ (g) + e ^-

Aceeași schemă este urmată și pentru celelalte energii de ionizare la pornirea următorilor electroni, știind că, urmată de detașarea electronului de un atom în starea sa de sol, efectul repulsiv dintre electronii rămași scade.

Deoarece proprietatea numită „sarcină nucleară” rămâne constantă, o cantitate mai mare de energie este necesară pentru a rupe un alt electron din specia ionică care are încărcătura pozitivă. Deci energiile de ionizare cresc, așa cum se vede mai jos:

I ₁ <I ₂ <I ₃ <… <I _n

În cele din urmă, pe lângă efectul încărcării nucleare, energiile de ionizare sunt afectate de configurația electronică (numărul de electroni în coaja de valență, tipul de orbital ocupat etc.) și de încărcarea nucleară efectivă a electronului care va fi vărsat.

Datorită acestui fenomen, majoritatea moleculelor de natură organică au valori energetice ridicate de ionizare.

Referințe

1. Chang, R. (2007). Chimie, ediția a noua. Mexic: McGraw-Hill.
2. Wikipedia. (Sf). Energie de ionizare. Recuperat de pe en.wikipedia.org
3. Hyperphysics. (Sf). Energii de ionizare. Preluat din hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. Field, FH și Franklin, JL (2013). Fenomenele cu impact de electroni: și proprietățile ionilor gazoși. Recuperat din books.google.co.ve
5. Carey, FA (2012). Chimie organică avansată: partea A: structură și mecanisme. Obținut din books.google.co.ve