Energía de ionización

atomo y electrones

En el ámbito de la química se emplea la energía de ionización. Se refiere a la cantidad mínima de energía que se requiere para poder producir el desprendimiento de un electrón que estaba introducido en un átomo en fase gaseosa. Esta energía se suele expresar en unidades de kilojoules por mol. Tiene gran importancia en numerosos ámbitos de la química, por lo que es interesante de conocer.

Por ello, vamos a dedicar este artículo a contarte todas las características e importancia que tiene la energía de ionización.

Características principales

energia de ionizacion

Cuando nos referimos a la energía que se necesita para desprender un electrón que se encuentren un átomo de fase gaseosa destacamos que este estado gaseoso es el estado del que está libre de la influencia que puedan ejercer los átomos sobre sí mismos. Recordamos que en un material que se encuentra en estado gaseoso se descarta cualquier tipo de interacción intermolecular puesto que los átomos se encuentran dispersos unos de otros. La magnitud que tiene la energía de ionización es un parámetro que sirve para describir la fuerza con la que un electrón se enlaza al átomo del que forma parte.

Existirán compuestos donde el electrón tenga una energía de ionización mayor y significará que tiene una mayor fuerza de enlace al átomo. Es decir, mientras más grande sea la energía de ionización, más complicado será el desprendimiento del electrón en cuestión.

Potencial de la energía de ionización

energia de ionizacion de atomos

Cuando comenzamos a estudiar la energía de ionización de una sustancia debemos conocer su potencial de ionización. No es más que la cantidad mínima de energía que se debe aplicar para que causar el desprendimiento de un electrón de la capa más externa del átomo que se encuentra en su estado fundamental. Además, la carga debe ser neutra. Cabe destacar que cuando se habla de potencial de ionización se emplea un término que cada una se usa menos. Esto es debido a que la determinación de esta propiedad se fundamentaba en el empleo de un potencial electrostático a la muestra que se quería estudiar.

Mediante el empleo de este potencial electrostático ocurrían varias cosas: por un lado, la ionización de la especie química tenía lugar a causa de la acción electrostática. Por otro lado, ocurría la aceleración del proceso del desprendimiento del electrón que se desea remover. Al comenzar a utilizar técnicas espectroscópicas para la determinación de la energía de ionización se comenzó a modificar el nombre de potencial por el de energía. Asimismo, se conoce de las propiedades químicas que tienen los átomos vienen determinadas por la configuración de los electrones presentes en el nivel energético más externo. En estos niveles los electrones están más alejados del núcleo y pueden dar más información.

Todo esto hace que la energía de ionización de estas especies que tienen los electrones presentes en el nivel energético más externo está directamente relacionada con la estabilidad de los electrones de valencia.

Métodos para determinar la energía de ionización

excitacion de electrones

Existen numerosos métodos para determinar este tipo de energía. Los métodos están dados principalmente por procesos de fotoemisión. La mayoría de estos procesos se basan en la determinación de energía que emiten los electrones como consecuencia de la aplicación del efecto fotoeléctrico. Uno de los métodos de cuantificación de energía de ionización más rápidos es la espectroscopia atómica. También se encuentra otro método interesante para calcular este tipo de energía como es la espectroscopia fotoelectrónica. En este tipo de método se miden las energías con las cuales están enlazados los electrones a los átomos.

En este sentido, se emplea un método conocido como espectroscopia fotoelectrónica ultravioleta que tiene las siglas en inglés UPS. Este método consiste en una técnica que emplea la excitación de los átomos o moléculas mediante la aplicación de la radiación ultravioleta. De esta forma, se puede medir mejor la energía con la que está unida los electrones del óptimo nivel energético externo con el núcleo del átomo. Todo esto se hace con el fin de analizar las transiciones energéticas de los electrones externos de las especies químicas estudiadas. También se utiliza para estudiar las características de los enlaces que forman entre ellos.

Otra forma de conocer la energía de ionización es mediante el método de espectro copias fotoelectrónica de rayos X. Utiliza el mismo principio de excitación de los electrones de la capa más externa y se estudia las diferencias en el tipo de radiación que se hace incidir sobre la muestra, la velocidad con la que los electrones son expelidos y la resolución obtenida.

Primera y segunda energía de ionización

En el caso de los átomos que posee más de un electrón en el nivel más externo encontramos que el valor de la energía necesaria para arrancar el primer electrón del átomo se realiza mediante una reacción química endotérmica. Los átomos que tiene más de un electrón son llamados átomos polielectrónicos. La reacción química es endotérmica puesto que se detiene que suministrar energía al átomo para poder obtener un electrón sumado al catión de este elemento. Este valor es conocido como primera energía de ionización. Todos los elementos presentes de un mismo periodo se incrementan de manera proporcional conforme aumenta su número atómico.

Esto significa que disminuyen de derecha a izquierda en un periodo y de arriba hacia abajo dentro de un mismo grupo existente en la tabla periódica. Si seguimos esta definición, los gases nobles poseen altas magnitudes en sus energías de ionización. Por otro lado, los elementos que pertenecen al grupo de los metales alcalinos y alcalinotérreos tienen un valor más bajo de esta energía.

De la misma forma que hemos descrito la primera energía, al arrancar un segundo electrón del mismo átomo se obtiene la segunda energía de ionización. Para calcular esta energía se mantiene el mismo esquema y se arranca los electrones siguientes. De aquí se saca información de que el desprendimiento del electrón de un átomo en su estado fundamental va decreciendo este efecto repulsivo que vemos que existen entre los electrones restantes. Esta propiedad se conoce con el nombre de carga nuclear y se mantiene constante. Una mayor cantidad energía se requiere para arrancar otro electrón de la especie iónica que tiene la carga positiva.

Espero que con esta información puedan conocer más sobre la energía de ionización.


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