En l'àmbit de la química s'empra la energia d'ionització. Es refereix a la quantitat mínima d'energia que es requereix per poder produir el despreniment d'un electró que estava introduït en un àtom en fase gasosa. Aquesta energia se sol expressar en unitats de kilojoules per mol. Té gran importància en nombrosos àmbits de la química, per la qual cosa és interessant de conèixer.
Per això, dedicarem aquest article a explicar-te totes les característiques i importància que té l'energia d'ionització.
característiques principals
Quan ens referim a l'energia que es necessita per desprendre un electró que es trobin un àtom de fase gasosa destaquem que aquest estat gasós és l'estat de què està lliure de la influència que puguin exercir els àtoms sobre si mateixos. Recordem que en un material que es troba en estat gasós es descarta qualsevol tipus d'interacció intermolecular ja que els àtoms es troben dispersos els uns dels altres. La magnitud que té l'energia d'ionització és un paràmetre que serveix per descriure la força amb la qual un electró s'enllaça a l'àtom de què forma part.
Hi ha d'haver compostos on l'electró tingui una energia d'ionització més gran i significarà que té una major força d'enllaç a l'àtom. És a dir, com més gran sigui l'energia d'ionització, més complicat serà el despreniment de l'electró en qüestió.
Potencial de l'energia d'ionització
Quan vam començar a estudiar l'energia d'ionització d'una substància hem de conèixer el seu potencial d'ionització. No és més que la quantitat mínima d'energia que s'ha d'aplicar perquè causar el despreniment d'un electró de la capa més externa de l'àtom que es troba en el seu estat fonamental. A més, la càrrega ha de ser neutra. Cal destacar que quan es parla de potencial d'ionització s'empra un terme que cadascuna s'usa menys. Això és degut al fet que la determinació d'aquesta propietat es fonamentava en l'ocupació d'un potencial electrostàtic a la mostra que es volia estudiar.
Mitjançant l'ús d'aquest potencial electrostàtic ocorrien diverses coses: d'una banda, la ionització de l'espècie química tenia lloc a causa de l'acció electrostàtica. D'altra banda, passava l'acceleració del procés d'el despreniment de l'electró que es desitja remoure. A l'començar a utilitzar tècniques espectroscòpiques per a la determinació de l'energia d'ionització es va començar a modificar el nom de potencial pel d'energia. Així mateix, es coneix de les propietats químiques que tenen els àtoms venen determinades per la configuració dels electrons presents en el nivell energètic més extern. En aquests nivells els electrons estan més allunyats de l'nucli i poden donar més informació.
Tot això fa que l'energia d'ionització d'aquestes espècies que tenen els electrons presents en el nivell energètic més extern està directament relacionada amb l'estabilitat dels electrons de valència.
Mètodes per determinar l'energia d'ionització
Existeixen nombrosos mètodes per determinar aquest tipus d'energia. Els mètodes estan donats principalment per processos de fotoemissió. La majoria d'aquests processos es basen en la determinació d'energia que emeten els electrons com a conseqüència de l'aplicació de l'efecte fotoelèctric. Un dels mètodes de quantificació d'energia d'ionització més ràpids és l'espectroscòpia atòmica. També es troba un altre mètode interessant per calcular aquest tipus d'energia com és l'espectroscòpia fotoelectrònica. En aquest tipus de mètode es mesuren les energies amb les quals estan enllaçats els electrons als àtoms.
En aquest sentit, s'empra un mètode conegut com espectroscòpia fotoelectrònica ultraviolada que té les sigles en anglès UPS. Aquest mètode consisteix en una tècnica que empra l'excitació dels àtoms o molècules mitjançant l'aplicació de la radiació ultraviolada. D'aquesta manera, es pot mesurar millor l'energia amb la qual està unida els electrons de l'òptim nivell energètic extern amb el nucli de l'àtom. Tot això es fa amb la finalitat d'analitzar les transicions energètiques dels electrons externs de les espècies químiques estudiades. També s'utilitza per estudiar les característiques dels enllaços que formen entre ells.
Una altra forma de conèixer l'energia d'ionització és mitjançant el mètode d'espectre còpies fotoelectrònica de raigs X. Utilitza el mateix principi d'excitació dels electrons de la capa més externa i s'estudia les diferències en el tipus de radiació que es fa incidir sobre la mostra, la velocitat amb la qual els electrons són expel·lits i la resolució obtinguda.
Primera i segona energia d'ionització
En el cas dels àtoms que posseeix més d'un electró en el nivell més extern trobem que el valor de l'energia necessària per arrencar el primer electró d'l'àtom es realitza mitjançant una reacció química endotèrmica. Els àtoms que té més d'un electró són anomenats àtoms polielectrònics. La reacció química és endotèrmica ja que s'atura de subministrar energia a l'àtom per poder obtenir un electró sumat a l'catió d'aquest element. Aquest valor és conegut com a primera energia d'ionització. Tots els elements presents d'un mateix període s'incrementen de manera proporcional a mesura que augmenta el seu nombre atòmic.
Això vol dir que disminueixen de dreta a esquerra en un període i de dalt a baix dins d'un mateix grup existent a la taula periòdica. Si seguim aquesta definició, els gasos nobles tenen altes magnituds en les seves energies d'ionització. D'altra banda, els elements que pertanyen a el grup dels metalls alcalins i alcalinoterris tenen un valor més baix d'aquesta energia.
De la mateixa manera que hem descrit la primera energia, a l'arrencar un segon electró de el mateix àtom s'obté la segona energia d'ionització. Per calcular aquesta energia es manté el mateix esquema i s'arrenca els electrons següents. D'aquí es treu informació que el despreniment de l'electró d'un àtom en el seu estat fonamental va decreixent aquest efecte repulsiu que veiem que hi ha entre els electrons restants. Aquesta propietat es coneix amb el nom de càrrega nuclear i es manté constant. Una major quantitat energia es requereix per arrencar un altre electró de l'espècie iònica que té la càrrega positiva.
Espero que amb aquesta informació puguin conèixer més sobre l'energia d'ionització.