¿Qué mide la energía de ionización?

La energía de ionización es un concepto importante tanto en química como en física, pero es difícil de entender. el significado toca algunos de los detalles de la estructura de los átomos y, en particular, la fuerza con que los electrones están unidos al núcleo central en diferentes elementos. En resumen, la energía de ionización mide la cantidad de energía necesaria para eliminar un electrón del átomo y convertirlo en un ion, que es un átomo con una carga neta.

Los electrones ocupan "orbitales" específicos alrededor del núcleo central en cualquier átomo. puedes pensar en ellas como órbitas de una manera similar a cómo los planetas orbitan alrededor del sol. en un átomo, los electrones cargados negativamente son atraídos por los protones cargados positivamente. esta atracción mantiene el átomo unido.

algo tiene que superar la energía de atracción para eliminar un electrón de su orbital. La energía de ionización es el término para la cantidad de energía que se necesita para eliminar completamente el electrón del átomo y su atracción a los protones en el núcleo. técnicamente, hay muchas energías de ionización diferentes para elementos más pesados ​​que el hidrógeno. La energía requerida para eliminar el electrón más débilmente atraído es la primera energía de ionización. La energía requerida para eliminar el siguiente electrón más débilmente atraído es la segunda energía de ionización y así sucesivamente.

Las energías de ionización se miden en kj / mol (kilojulios por mol) o ev (voltios de electrones), prefiriéndose el primero en química y el último cuando se trata de átomos individuales en física.

La energía de ionización depende de un par de factores diferentes. En general, cuando hay más protones en el núcleo, la energía de ionización aumenta. esto tiene sentido porque con más protones que atraen a los electrones, la energía requerida para superar la atracción aumenta. el otro factor es si la capa con los electrones más externos está completamente ocupada con los electrones. una cáscara completa, por ejemplo, la cáscara que contiene ambos electrones en helio, es más difícil de eliminar los electrones que una cáscara parcialmente llena porque el diseño es más estable. Si hay una capa completa con un electrón en una capa externa, los electrones en la capa completa "protegen" al electrón en la capa externa de parte de la fuerza atractiva del núcleo, y así el electrón en la capa externa toma menos energía. para eliminar.

La tabla periódica organiza los elementos aumentando el número atómico, y su estructura tiene un vínculo estrecho con las conchas y los orbitales que ocupan los electrones. esto proporciona una manera fácil de predecir qué elementos tienen energías de ionización más altas que otros elementos. En general, la energía de ionización aumenta a medida que se mueve de izquierda a derecha en la tabla periódica porque aumenta el número de protones en el núcleo. la energía de ionización también aumenta cuando te mueves desde la fila inferior a la fila superior de la tabla, porque los elementos en las filas inferiores tienen más electrones que protegen a los electrones externos de la carga central en el núcleo. Sin embargo, hay algunas desviaciones de esta regla, por lo que la mejor manera de encontrar la energía de ionización de un átomo es buscarla en una tabla.

un ion es un átomo que tiene una carga neta porque el equilibrio entre la cantidad de protones y electrones se ha roto. Cuando un elemento se ioniza, el número de electrones disminuye, por lo que queda con un exceso de protones y una carga neta positiva. Los iones cargados positivamente se llaman cationes. La sal de mesa (cloruro de sodio) es un compuesto iónico que incluye la versión catiónica del átomo de sodio, a la que se le ha extraído un electrón mediante un proceso que imparte la energía de ionización. aunque no son creados por el mismo tipo de ionización porque ganan un electrón adicional, los iones cargados negativamente se llaman aniones.