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Energía de ionización

La energía de ionización (Ei) es la energía necesaria para separar un electrón en su estado fundamental de un átomo de un elemento en estado gaseoso.[1]​ La reacción puede expresarse de la siguiente forma:

Tendencias periódicas de la energía de ionización (Ei) frente al número atómico: téngase en cuenta que "dentro" de cada uno de las siete ramas , la Ei (círculos de color) de un elemento comienza en un "mínimo" para la primera columna de la tabla periódica (los metales alcalinos), y progresa hasta un "máximo" para la última columna (los gases nobles) indicados por líneas verticales, y que sirven también como líneas que dividen los 7 periodos. Obsérvese que la energía de ionización máxima para cada fila disminuye a medida que se avanza de la fila 1 a la fila 7 en una columna dada, debido a la distancia creciente de la capa externa de electrones del núcleo a medida que se añaden las capas internas.
.

Siendo los átomos en estado gaseoso de un determinado elemento químico; , la energía de ionización y un electrón.

Esta energía corresponde a la primera ionización. La segunda energía de ionización representa la energía precisa para sustraer el segundo electrón; esta segunda energía de ionización es siempre mayor que la primera, pues el volumen de un ion positivo es menor que el del átomo y la fuerza electrostática atractiva que soporta este segundo electrón es mayor en el ion positivo que en el átomo, ya que se conserva la misma carga nuclear.

La energía de ionización se expresa en electronvoltios, julios o en kilojulios por mol (kJ/mol).

1 eV = 1,6 × 10-19 C × 1 V = 1,6 × 10-19 J

En los elementos de una misma familia o grupo, la energía de ionización disminuye a medida que aumenta el número atómico, es decir, de arriba abajo.

Sin embargo, el aumento no es continuo, pues en el caso del berilio se obtienen valores más altos que lo que podía esperarse por comparación con los otros elementos del mismo periodo. Este aumento se debe a la estabilidad que presentan las configuraciones s2 y s2p3, respectivamente.

La energía de ionización más elevada corresponde a los gases nobles, ya que su configuración electrónica es la más estable, y por tanto habrá que proporcionar más energía para arrancar los electrones.

Potencial de ionización

El potencial de ionización (PI) es la energía mínima requerida para separar un electrón de un átomo o molécula específica a una distancia tal que no exista interacción electrostática entre el ion y el electrón.[2]​Inicialmente se definía como el potencial mínimo necesario para que un electrón saliese de un átomo que queda ionizado. El potencial de ionización se medía en voltios. En la actualidad, sin embargo, se mide en electronvoltios (aunque no es una unidad del SI) aunque está aceptada o en julios por mol. El sinónimo de energía de ionización (EI) se utiliza con frecuencia. La energía para separar el electrón unido más débilmente al átomo es el primer potencial de ionización; sin embargo, hay alguna ambigüedad en la terminología. Así, en química, el segundo potencial de ionización del litio es la energía del proceso.

En física, el segundo potencial de ionización es la energía requerida para separar un electrón del nivel siguiente al nivel de energía más alto del átomo neutro o molécula, p.

Se puede estudiar como pi=q/r, siendo "q" la carga del elemento.

Métodos para determinar la energía de ionización

La forma más directa es mediante la aplicación de la espectroscopia atómica. A base del espectro de radiación de luz, que desprende básicamente colores en el rango de la luz visible, se pueden determinar los niveles de energía necesarios para desprender cada electrón de su órbita.

Tendencias periódicas de la energía de ionización

Lo más destacado de las propiedades periódicas de los elementos se observa en el incremento de las energías de ionización cuando recorremos la tabla periódica de izquierda a derecha, lo que se traduce en un incremento asociado de la electronegatividad, contracción del tamaño atómico y aumento del número de electrones de la capa de valencia. La causa de esto es que la carga nuclear efectiva se incrementa a lo largo de un periodo, generando, cada vez, más altas energías de ionización. Existen discontinuidades en esta variación gradual tanto en las tendencias horizontales como en las verticales, que se pueden razonar en función de las especificidades de las configuraciones electrónicas.
Vamos a destacar algunos aspectos relacionados con la primera energía de ionización que se infieren por el bloque y puesto del elemento en la tabla periódica:

  • Los elementos alcalinos, grupo 1, son los que tienen menor energía de ionización en relación a los restantes de sus periodos. Ello es por sus configuraciones electrónicas más externas ns1, que facilitan la eliminación de ese electrón poco atraído por el núcleo, ya que las capas electrónicas inferiores a n ejercen su efecto pantalla entre el núcleo y el electrón considerado.
  • Evidentemente, los elementos del grupo 18 de la tabla periódica, los gases nobles, son los que exhiben las mayores energías por sus configuraciones electrónicas de alta simetría cuántica.
  • Los elementos del grupo 17, los halógenos, siguen en comportamiento a los del grupo 18, porque tienen alta tendencia a captar electrones por su alta carga nuclear efectiva, en vez de cederlos, alcanzando así la estabilidad de los gases nobles.

Energía de ionización de los elementos químicos

En general, las energías de ionización descienden a lo largo de las columnas de la tabla periódica y crecen de izquierda a derecha a lo largo de un período de la tabla. La energía de ionización muestra una fuerte anti-correlación con el radio atómico. La siguiente tabla muestra los valores de la primera energía de ionización de los elementos[3]​ expresada en eV:

H
13,6
He
24,59
Li
5,39
Be
9,32
B
8,3
C
11,26
N
14,53
O
13,62
F
17,42
Ne
21,56
Na
5,14
Mg
7,65
Al
5,99
Si
8,15
P
10,49
S
10,36
Cl
12,97
Ar
15,76
K
4,34
Ca
6,11
Sc
6,56
Ti
6,83
V
6,75
Cr
6,77
Mn
7,43
Fe
7,9
Co
7,88
Ni
7,64
Cu
7,73
Zn
9,39
Ga
6
Ge
7,9
As
9,79
Se
9,75
Br
11,81
Kr
14
Rb
4,18
Sr
5,69
Y
6,22
Zr
6,63
Nb
6,76
Mo
7,09
Tc
7,28
Ru
7,36
Rh
7,46
Pd
8,34
Ag
7,58
Cd
8,99
In
5,79
Sn
7,34
Sb
8,61
Te
9,01
I
10,45
Xe
12,13
Cs
3,89
Ba
5,21
*
Hf
6,83
Ta
7,55
W
7,86
Re
7,83
Os
8,44
Ir
8,97
Pt
8,96
Au
9,23
Hg
10,44
Tl
6,11
Pb
7,42
Bi
7,29
Po
8,41
At
9,32
Rn
10,75
Fr
4,07
Ra
5,28
**
Rf
6
Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
*
La
5,58
Ce
5,54
Pr
5,47
Nd
5,53
Pm
5,58
Sm
5,64
Eu
5,67
Gd
6,15
Tb
5,86
Dy
5,94
Ho
6,02
Er
6,11
Tm
6,18
Yb
6,25
Lu
5,43
**
Ac
5,17
Th
6,31
Pa
5,89
U
6,19
Np
6,27
Pu
6,03
Am
5,97
Cm
5,99
Bk
6,2
Cf
6,28
Es
6,42
Fm
6,5
Md
6,58
No
6,65
Lr
4,9


Cuanto más nos desplacemos hacia la derecha y hacia arriba en la tabla periódica, mayor es la energía de ionización.

Véase también

Referencias

  1. Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. «Ionization energy». Compendium of Chemical Terminology. Versión en línea (en inglés).
  2. {{Google no es cierto books|UtmjiE8X1koC&|page=28}}
  3. (en inglés) Measurement of the first ionization potential of astatine by laser ionization spectroscopy Valeur pour l'astate (At) - S.Rothe Plantilla:Et al., Nature Commun. 4, 1835 (2013)
  •   Datos: Q483769

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La energia de ionizacion Ei es la energia necesaria para separar un electron en su estado fundamental de un atomo de un elemento en estado gaseoso 1 La reaccion puede expresarse de la siguiente forma Tendencias periodicas de la energia de ionizacion Ei frente al numero atomico tengase en cuenta que dentro de cada uno de las siete ramas la Ei circulos de color de un elemento comienza en un minimo para la primera columna de la tabla periodica los metales alcalinos y progresa hasta un maximo para la ultima columna los gases nobles indicados por lineas verticales y que sirven tambien como lineas que dividen los 7 periodos Observese que la energia de ionizacion maxima para cada fila disminuye a medida que se avanza de la fila 1 a la fila 7 en una columna dada debido a la distancia creciente de la capa externa de electrones del nucleo a medida que se anaden las capas internas A g E i A g e displaystyle mathrm A g E rm i to mathrm A g e Siendo A g displaystyle rm A g los atomos en estado gaseoso de un determinado elemento quimico E i displaystyle E rm i la energia de ionizacion y e displaystyle rm e un electron Esta energia corresponde a la primera ionizacion La segunda energia de ionizacion representa la energia precisa para sustraer el segundo electron esta segunda energia de ionizacion es siempre mayor que la primera pues el volumen de un ion positivo es menor que el del atomo y la fuerza electrostatica atractiva que soporta este segundo electron es mayor en el ion positivo que en el atomo ya que se conserva la misma carga nuclear La energia de ionizacion se expresa en electronvoltios julios o en kilojulios por mol kJ mol 1 eV 1 6 10 19 C 1 V 1 6 10 19 JEn los elementos de una misma familia o grupo la energia de ionizacion disminuye a medida que aumenta el numero atomico es decir de arriba abajo Sin embargo el aumento no es continuo pues en el caso del berilio se obtienen valores mas altos que lo que podia esperarse por comparacion con los otros elementos del mismo periodo Este aumento se debe a la estabilidad que presentan las configuraciones s2 y s2p3 respectivamente La energia de ionizacion mas elevada corresponde a los gases nobles ya que su configuracion electronica es la mas estable y por tanto habra que proporcionar mas energia para arrancar los electrones Indice 1 Potencial de ionizacion 2 Metodos para determinar la energia de ionizacion 3 Tendencias periodicas de la energia de ionizacion 4 Energia de ionizacion de los elementos quimicos 5 Vease tambien 6 ReferenciasPotencial de ionizacion EditarEl potencial de ionizacion PI es la energia minima requerida para separar un electron de un atomo o molecula especifica a una distancia tal que no exista interaccion electrostatica entre el ion y el electron 2 Inicialmente se definia como el potencial minimo necesario para que un electron saliese de un atomo que queda ionizado El potencial de ionizacion se media en voltios En la actualidad sin embargo se mide en electronvoltios aunque no es una unidad del SI aunque esta aceptada o en julios por mol El sinonimo de energia de ionizacion EI se utiliza con frecuencia La energia para separar el electron unido mas debilmente al atomo es el primer potencial de ionizacion sin embargo hay alguna ambiguedad en la terminologia Asi en quimica el segundo potencial de ionizacion del litio es la energia del proceso En fisica el segundo potencial de ionizacion es la energia requerida para separar un electron del nivel siguiente al nivel de energia mas alto del atomo neutro o molecula p Se puede estudiar como pi q r siendo q la carga del elemento Metodos para determinar la energia de ionizacion EditarLa forma mas directa es mediante la aplicacion de la espectroscopia atomica A base del espectro de radiacion de luz que desprende basicamente colores en el rango de la luz visible se pueden determinar los niveles de energia necesarios para desprender cada electron de su orbita Tendencias periodicas de la energia de ionizacion EditarLo mas destacado de las propiedades periodicas de los elementos se observa en el incremento de las energias de ionizacion cuando recorremos la tabla periodica de izquierda a derecha lo que se traduce en un incremento asociado de la electronegatividad contraccion del tamano atomico y aumento del numero de electrones de la capa de valencia La causa de esto es que la carga nuclear efectiva se incrementa a lo largo de un periodo generando cada vez mas altas energias de ionizacion Existen discontinuidades en esta variacion gradual tanto en las tendencias horizontales como en las verticales que se pueden razonar en funcion de las especificidades de las configuraciones electronicas Vamos a destacar algunos aspectos relacionados con la primera energia de ionizacion que se infieren por el bloque y puesto del elemento en la tabla periodica Los elementos alcalinos grupo 1 son los que tienen menor energia de ionizacion en relacion a los restantes de sus periodos Ello es por sus configuraciones electronicas mas externas ns1 que facilitan la eliminacion de ese electron poco atraido por el nucleo ya que las capas electronicas inferiores a n ejercen su efecto pantalla entre el nucleo y el electron considerado En los elementos alcalinoterreos grupo 2 convergen dos aspectos carga nuclear efectiva mayor y configuracion externa ns2de gran fortaleza cuantica por lo que tienen mayores energias de ionizacion que sus antecesores Evidentemente los elementos del grupo 18 de la tabla periodica los gases nobles son los que exhiben las mayores energias por sus configuraciones electronicas de alta simetria cuantica Los elementos del grupo 17 los halogenos siguen en comportamiento a los del grupo 18 porque tienen alta tendencia a captar electrones por su alta carga nuclear efectiva en vez de cederlos alcanzando asi la estabilidad de los gases nobles Energia de ionizacion de los elementos quimicos EditarEn general las energias de ionizacion descienden a lo largo de las columnas de la tabla periodica y crecen de izquierda a derecha a lo largo de un periodo de la tabla La energia de ionizacion muestra una fuerte anti correlacion con el radio atomico La siguiente tabla muestra los valores de la primera energia de ionizacion de los elementos 3 expresada en eV H13 6 He24 59Li5 39 Be9 32 B8 3 C11 26 N14 53 O13 62 F17 42 Ne21 56Na5 14 Mg7 65 Al5 99 Si8 15 P10 49 S10 36 Cl12 97 Ar15 76K4 34 Ca6 11 Sc6 56 Ti6 83 V6 75 Cr6 77 Mn7 43 Fe7 9 Co7 88 Ni7 64 Cu7 73 Zn9 39 Ga6 Ge7 9 As9 79 Se9 75 Br11 81 Kr14Rb4 18 Sr5 69 Y6 22 Zr6 63 Nb6 76 Mo7 09 Tc7 28 Ru7 36 Rh7 46 Pd8 34 Ag7 58 Cd8 99 In5 79 Sn7 34 Sb8 61 Te9 01 I10 45 Xe12 13Cs3 89 Ba5 21 Hf6 83 Ta7 55 W7 86 Re7 83 Os8 44 Ir8 97 Pt8 96 Au9 23 Hg10 44 Tl6 11 Pb7 42 Bi7 29 Po8 41 At9 32 Rn10 75Fr4 07 Ra5 28 Rf6 Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og La5 58 Ce5 54 Pr5 47 Nd5 53 Pm5 58 Sm5 64 Eu5 67 Gd6 15 Tb5 86 Dy5 94 Ho6 02 Er6 11 Tm6 18 Yb6 25 Lu5 43 Ac5 17 Th6 31 Pa5 89 U6 19 Np6 27 Pu6 03 Am5 97 Cm5 99 Bk6 2 Cf6 28 Es6 42 Fm6 5 Md6 58 No6 65 Lr4 9Cuanto mas nos desplacemos hacia la derecha y hacia arriba en la tabla periodica mayor es la energia de ionizacion Vease tambien EditarAfinidad electronica Electronegatividad Gas ionizado Radio atomicoReferencias Editar Union Internacional de Quimica Pura y Aplicada Ionization energy Compendium of Chemical Terminology Version en linea en ingles Google no es cierto books UtmjiE8X1koC amp page 28 en ingles Measurement of the first ionization potential of astatine by laser ionization spectroscopy Valeur pour l astate At S Rothe Plantilla Et al Nature Commun 4 1835 2013 Datos Q483769 Obtenido de https es wikipedia org w index php title Energia de ionizacion amp oldid 139980415, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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