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 la que los electrones se unen al núcleo central en diferentes elementos. En resumen, la energía de ionización mide cuánta energía se requiere para eliminar un electrón del átomo y convertirlo en un ion, que es un átomo con una carga neta.

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La energía de ionización mide la cantidad de energía requerida para eliminar un electrón de su órbita alrededor de un átomo. La energía necesaria para eliminar el electrón más débilmente ligado es la primera energía de ionización. La energía necesaria para eliminar el siguiente electrón más débilmente ligado es la segunda energía de ionización y demás.

En general, la energía de ionización aumenta a medida que avanzas en la tabla periódica de izquierda a derecha o de abajo hacia arriba. Sin embargo, las energías específicas pueden diferir, por lo que debe buscar la energía de ionización para cualquier elemento específico.

¿Qué es la energía de ionización?

Los electrones ocupan "orbitales" específicos alrededor del núcleo central en cualquier átomo . Puedes pensar en estas órbitas de forma similar a cómo los planetas orbitan alrededor del sol. En un átomo, los electrones cargados negativamente son atraídos por los protones con carga positiva. Esta atracción mantiene al 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 próximo 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 (electrón-voltios), con el antiguo preferido en química, y el último preferido cuando se trata de átomos individuales en física.

Factores que afectan a energía de ionización

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 se hace más grande. El otro factor es si el caparazón con los electrones más externos está completamente ocupado con electrones. Un caparazón completo, por ejemplo, el caparazón que contiene ambos electrones en helio, es más difícil de eliminar que una capa parcialmente llena porque el diseño es más estable. Si hay un caparazón completo con un electrón en un caparazón exterior, los electrones en su caparazón completo "blindan" el electrón en el caparazón externo de parte de la fuerza de atracción del núcleo, por lo que el electrón en el caparazón exterior consume menos energía para eliminar.

Energía de ionización y la tabla periódica

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 a través de la tabla periódica porque la cantidad de protones en el núcleo aumenta. La energía de ionización también aumenta cuando se mueve de la fila inferior a la superior de la tabla, porque los elementos en las filas inferiores tienen más electrones que protegen los electrones externos de la carga central en el núcleo. Sin embargo, hay algunas excepciones a esta regla, por lo que la mejor forma de encontrar la energía de ionización de un átomo es buscarla en una tabla.

Los productos finales de la ionización: Iones

Un ion es un átomo que tiene una carga neta porque se ha roto el equilibrio entre la cantidad de protones y electrones. Cuando un elemento se ioniza, el número de electrones disminuye, por lo que se deja 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 de cationes del átomo de sodio, al que se le ha eliminado un electrón mediante un proceso que imparte la energía de ionización. Aunque no son creados por el mismo tipo de ionización porque obtienen un electrón extra, los iones cargados negativamente se llaman aniones.